ВЫРАБОТКА АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL PRODUCTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается изделия типа «нагревать, но не сжигать» и устройства для нагревания без сжигания.
Уровень техники
В изделиях, таких как сигареты, сигары и подобных, при использовании сжигается табак с целью создания табачного дыма. В качестве альтернатив этим сгорающим изделиям, вдыхаемый аэрозоль вырабатывают с помощью нагревания материала основы.
Эти товары, в общем, можно называть устройствами выработки аэрозоля. Примерами таких устройств являются так называемые товары типа «нагревать, но не сжигать», также называемые нагревающими табак товарами или нагревающими табак устройствами, в которых соединения высвобождаются путем нагревания без сжигания материала основы для образования вдыхаемого аэрозоля. Этот материал может быть, например, табаком или другим, нетабачным товаром или комбинацией, такой как составная смесь, при этом указанный материал может как содержать, так и не содержать никотин.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является изделие типа «нагревать, но не сжигать», содержащее аэрозольобразующий материал и фильтр с одной или несколькими разрушаемыми капсулами, выполненное так, что при нагревании без сжигания аэрозольобразующего материала на капсулу воздействует температура примерно 30-100°C, причем в ходе указанного воздействия структурная целостность капсулы не нарушается, так что капсула может быть разрушена пользователем до нагревания, в ходе нагревания или после нагревания.
В некоторых случаях, при использовании аэрозольобразующий материал вырабатывает влажный аэрозоль, а на капсулу воздействует по меньшей мере 12 мг воды.
В некоторых случаях капсула имеет структуру ядро-оболочка, при этом ядро содержит жидкость, и оно заключено в оболочку, которая содержит гелеобразующее вещество в количестве 5-90% по весу от общего веса оболочки капсулы, а гелеобразующее вещество содержит каррагинан.
В некоторых случаях аэрозольобразующий материал содержит вещество для выработки аэрозоля. В некоторых случаях аэрозольобразующий материал содержит вещество для выработки аэрозоля в количестве по меньшей мере 10% по весу относительно общего веса материала для выработки аэрозоля.
В некоторых случаях аэрозольобразующий материал содержит табачный материал.
В некоторых случаях аэрозольобразующий материал содержит вещество для выработки аэрозоля и табачный материал, содержащиеся в одном и том же участке аэрозольобразующего материала или в отдельных секциях аэрозольобразующего материала.
В некоторых случаях капсула заполняет примерно 5-30% фильтра по объему.
В некоторых случаях фильтр содержит фильтрующий материал в количестве 70-95% по объему. В некоторых случаях средняя температура плавления фильтрующего материала составляет не менее примерно 150°C. В некоторых случаях средняя теплопроводность фильтрующего материала составляет по меньшей мере 0,130 Вт/м⋅К.
В некоторых случаях фильтр дополнительно содержит обертку, которая окружает другие компоненты фильтра.
В некоторых случаях оболочка капсулы или капсул в качестве гелеобразующего вещества содержит каррагинан, в количестве 5-60% по весу относительно общего веса оболочки капсулы, предпочтительно 10-35% по весу относительно общего веса оболочки капсулы.
В некоторых случаях гелеобразующее вещество в оболочке капсулы содержит каррагинан. В некоторых случаях температура плавления этого каррагинана составляет по меньшей мере примерно 30°C или по меньшей мере примерно 40°C.
В некоторых случаях оболочка капсулы может дополнительно содержать пластификатор. В некоторых случаях общее количество пластификатора и гелеобразующего вещества в оболочке может составлять примерно 40-70% по весу относительно общего веса оболочки капсулы.
В некоторых случаях оболочка капсулы содержит углевод, такой как крахмал.
В некоторых случаях прочность на разрушение до начала нагревания одной или нескольких капсул составляет примерно от 0,8 до 3,5 килограмм-силы (кгс), предпочтительно от 1,0 до 2,5 кгс.
В некоторых случаях капсула содержит ароматизатор.
Вторым объектом изобретения является устройство для нагревания без сжигания, содержащее описанное выше изделие и нагреватель.
В некоторых случаях капсула расположена от нагревателя на расстоянии не менее 25 мм или по меньшей мере примерно 30 мм. В некоторых случаях капсула расположена от нагревателя на расстоянии 25-30 мм. В некоторых других случаях капсула находится от нагревателя на расстоянии 30-35 мм.
В некоторых случаях нагреватель содержит сгорающий источник горючего материала, который расположен так, что при зажигании источник горючего материала нагревает без сжигания аэрозольобразующий материал указанного изделия.
В некоторых случаях нагреватель представляет собой устройство, приспособленное для приема по меньшей мере части указанного изделия, так что при использовании аэрозольобразующий материал подвергается нагреву без сжигания.
В некоторых случаях устройство выполнено так, что одна или несколько капсул подвергаются воздействию температуры примерно 30-100°C. В некоторых случаях устройство выполнено так, что одна или несколько капсул подвергаются воздействию температуры примерно 40-90°C.
В некоторых случаях устройство может быть выполнено так, что аэрозольобразующий материал подвергается воздействию температуры не менее 200°C в течение по меньшей мере 50% периода нагревания.
Еще одним объектом изобретения является фильтр для изделия типа «нагревать, но не сжигать», который содержит разрушаемую капсулу, при этом при использовании, материал для выработки аэрозоля нагревается без сжигания, а капсула подвергается воздействию температуры примерно 30-100°C, причем в ходе указанного воздействия структурная целостность капсулы не нарушается, так что капсула может быть разрушена пользователем до нагревания, в ходе нагревания или после нагревания.
При условии совместимости, особенности изобретения, описанные в контексте одного объекта, могут быть объединении со всеми другими объектами изобретения.
Дополнительные особенности и преимущества изобретения будут ясны из дальнейшего описания примеров осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан пример выполнения изделия типа «нагревать, но не сжигать», вид сбоку;
на фиг. 2 - пример выполнения устройства для нагревания без сжигания, вид сбку;
на фиг. 3 - пример выполнения изделия типа «нагревать, но не сжигать», вид сбоку в разрезе;
на фиг. 4 - то же, вид в перспективе;
на фиг. 5 - пример выполнения изделия типа «нагревать, но не сжигать», вид сбоку в разрезе;
на фиг. 6 - то же, вид в перспективе;
на фиг. 7 схематично показан пример выполнения устройства для нагревания без сжигания, вид в перспективе;
на фиг. 8 - то же, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 9 схематично показан еще один пример выполнения устройства для нагревания без сжигания, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
В соответствии с первым объектом изобретения изделие типа «нагревать, но не сжигать» содержит аэрозольобразующий материал и фильтр с одной или несколькими разрушаемыми капсулами, выполненное так, что при нагревании без сжигания аэрозольобразующего материала на капсулу воздействует температура примерно 30-100°C, причем в ходе указанного воздействия структурная целостность капсулы не нарушается, так что капсула может быть разрушена пользователем до нагревания, в ходе нагревания или после нагревания.
Аэрозоль, выработанный с помощью товара «нагревать, но не сжигать», обычно является теплым и влажным благодаря природе профиля нагревания и составу аэрозольобразующего материала. Например, аэрозольобразующий материал в товаре типа «нагревать, но не сжигать», который соответствует изобретению, может содержать большую долю вещества для выработки аэрозоля по сравнению с курительным материалом, который используют в сгорающем товаре. Аэрозольобразующий материал в товаре типа «нагревать, но не сжигать», который соответствует изобретению, может быть нагрет до высокой температуры и/или в течение более длительного периода по сравнению с температурой горения или периодом для сгорающего товара. Было установлено, что капсулы, описанные в пункте 1 формулы изобретения, особенно подходят для использования в товаре типа «нагревать, но не сжигать». Обнаружено, что такие капсулы с меньшей вероятностью отказывают или разрываются при воздействии условий в товаре типа «нагревать, но не сжигать» по сравнению с другими капсулами.
В некоторых случаях при использовании аэрозольобразующий материал вырабатывает влажный аэрозоль, и капсула подвергается воздействию по меньшей мере 12 мг воды.
Было установлено, что температурный профиль центра фильтра во время каждой затяжки в ходе использования имеет пики. Это объясняется тем, что при затяжке горячий аэрозоль втягивается через фильтр. В некоторых случаях капсула может подвергаться воздействию температуры, превышающей примерно 30, 40 или 50°C. В некоторых случаях максимальная температура, воздействию которой подвергается капсула при использовании, меньше примерно 100, 90, 80 или 70°C. В некоторых случаях капсула может подвергаться воздействию температур, находящихся в диапазоне 30-100°C, предпочтительно, в диапазоне 40-80°C или 50-70°C.
В настоящем описании термин «изделие типа «нагревать, но не сжигать»» относится к изделию, которое содержит аэрозольобразующий материал; а при использовании компоненты аэрозольобразующего материала испаряются с помощью нагревания без горения или сжигания, формируя вдыхаемый пар или аэрозоль.
Аэрозольобразующий материал изделия типа «нагревать, но не сжигать» содержит твердый компонент (в отличие от аэрозольобразующего материала в электронных сигаретах, в которых аэрозольобразующий материал является жидкостью). Под «твердым» материалом понимается то, что этот материал не течет, когда находится в устойчивом состоянии. Твердый материал может охватывать гели и подобное. Для исключения неоднозначности, аэрозольобразующий материал в изделии типа «нагревать, но не сжигать» может содержать помимо твердого компонента жидкий компонент.
Капсула, соответствующая изобретению, может иметь структуру ядро-оболочка. В таких случаях ядро содержит жидкость. В некоторых случаях ядро может содержать одно или несколько веществ для выработки аэрозоля и/или один или несколько ароматизаторов. В некоторых случаях ядро может содержать кислоту, основание и/или воду. В некоторых случаях ядро может содержать растворитель. В некоторых конкретных случаях ядро может содержать ментол.
Материал оболочки капсулы (который, в качестве альтернативы, может называться материалом барьера или заключающим в капсулу материалом) заключает ядро в капсулу. Материал оболочки, в некоторых случаях, может служить для минимизации перемещения ядра при хранении товара. Материал оболочки может обеспечивать управляемый выход ядра при использовании. Капсула может быть разорвана (то есть, разрушена) с целью высвобождения содержимого до нагревания, в ходе нагревания или после нагревания изделия типа «нагревать, но не сжигать».
Материал оболочки капсулы является разрушаемым, то есть он является ломким или повреждаемым. Пользователь разрушает или другим образом разрывает или повреждает капсулу с целью высвобождения содержимого. Обычно, капсулу повреждают непосредственно перед началом нагревания, но пользователь может выбирать, когда высвобождать содержимое (она может быть разрушена после начала нагревания). Термин «разрушаемая капсула» относится к капсуле, в которой заключающий в капсулу материал (который может быть оболочкой) может быть поврежден с помощью давления с целью высвобождения заключенного в капсулу материала (который может быть ядром капсулы). Более конкретно, заключающий в капсулу материал (например, оболочка) может быть разорван под давлением, которое обеспечивают пальцы пользователя (или любое другое средство создания давления), когда пользователь хочет высвободить содержимое капсулы. В некоторых случаях капсула может иметь начальную (до нагревания) прочность на разрушение примерно от 0,8 до 3,5 кгс, предпочтительно от 1,0 до 2,5 кгс или примерно от 1,0 до 2,0 кгс. Капсулы могут терять прочность при нагревании. Было установлено, что капсулы, начальная прочность на разрушение которых составляет не менее 0,8 кгс, при нагревании разрушаются/разрываются с меньшей вероятностью. Было обнаружено, что капсулы, прочность на разрушение которых составляет более 3,5 кгс, трудно разрушить до нагревания. Было установлено, что начальная прочность на разрушение от 1,0 до 2,0 кгс обеспечивает наилучшие характеристики капсулы.
В некоторых случаях капсулы согласно изобретению могут быть по существу сферическими с диаметром примерно 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 2,0, 2,5, 2,8 или 3,0 мм. Диаметр капсул может быть меньше примерно 10,0, 8,0, 7,0, 6,0, 5,5, 5,0, 4,5, 4,0, 3,5 или 3,2 мм. Например, диаметр капсулы может находиться в диапазоне примерно от 0,4 до 10,0 мм, примерно от 0,8 до 6,0 мм, примерно от 2,5 до 5,5 мм, или примерно от 2,8 до 3,2 мм. В некоторых случаях диаметр капсулы может составлять примерно от 3,0 до 3,5 мм. Эти размеры особенно подходят для размещения капсулы в фильтре для изделия типа «нагревать, но не сжигать».
В некоторых случаях общий вес описываемой капсулы может находиться в диапазоне примерно от 1 до 100 мг, предпочтительно, от 5 до 60 мг, от 10 до 50 мг, от 15 до 40 мг или от 15 до 30 мг.
В некоторых случаях общий вес состава ядра может находиться в диапазоне примерно от 2 до 90 мг, предпочтительно, примерно от 3 до 70 мг, от 5 до 25 мг, от 8 до 20 мг или от 10 до 15 мг.
Оболочка содержит гелеобразующее вещество в количестве 5-90% по весу относительно общего веса оболочки капсулы, при этом гелеобразующее вещество содержит, состоит или, по существу, состоит из каррагинана. В некоторых случаях оболочка содержит указанное гелеобразующее вещество в количестве 5-60%, 5-50% или 10-35% по весу относительно общего веса оболочки капсулы. В некоторых случаях гелеобразующее вещество в оболочке капсулы содержит каррагинан. В некоторых случаях температура плавления этого каррагинана составляет по меньшей мере примерно 30°C или 40°C.
Помимо каррагинана оболочка может содержать дополнительные гелеобразующие вещества. Подходящими гелеобразующими веществами, которые могут содержаться в материале оболочки капсулы, могут являться полисахаридные или целлюлозные гелеобразующие вещества, желатины, камеди, гели, воски или их смесь. Подходящими полисахаридами являются альгинаты, декстраны, мальтодекстрины, циклодекстрины и пектины. Подходящими альгинатами являются, например, соль альгиновой кислоты, сложный эфир альгината или альгинат глицерина. Соли альгиновой кислоты включают в себя альгинат аммония, триэтаноламин альгинат и альгинатные соли ионов металлов I или II группы, такие как альгинат натрия, калия, кальция и магния. Сложные эфиры альгинатов включают в себя альгинат пропиленгликоля и альгинат глицерина. В некоторых примерах материал барьера содержит альгинат натрия и/или альгинат кальция. Подходящими целлюлозными материалами являются метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, ацетат целлюлоза и простые эфиры целлюлозы. Гелеобразующее вещество может содержать один или несколько модифицированных крахмалов. Гелеобразующее вещество может содержать один или несколько каррагинанов. Подходящими камедями являются агар, геллановая камедь, аравийская камедь, камедь пуллулан, камедь маннан, камедь гхатти, трагакантовая камедь, камедь карайи, плод рожкового дерева, сенегальская камедь, гуар, семена айвы и ксантановая камедь. Подходящими гелями являются агар, агароза, каррагинаны, фукоидан и фурцеллярия. Подходящим воском является, например, карнаубский воск. В некоторых случаях гелеобразующее вещество может содержать каррагинаны и/или геллановую камедь; эти гелеобразующие вещества особенно подходят для размещения в качестве гелеобразующих веществ, так как в результате получают давление, которое особенно подходит для разрушения полученных капсул. В некоторых случаях оболочка капсулы не содержит желатина.
Оболочка капсулы может дополнительно содержать одно или несколько следующих веществ: объемообразующее вещество, буфер, окрашивающее вещество и пластификатор.
В некоторых случаях материал оболочки капсулы может содержать одно или несколько объемообразующих веществ, таких как крахмалы, модифицированные крахмалы (такие как окисленные крахмалы) и сахарные спирты, такие как мальтит.
В некоторых случаях материал оболочки капсулы может содержать окрашивающее вещество, которое легче обозначает местоположение капсулы в товаре табачной промышленности в процессе изготовления. Предпочтительно, чтобы окрашивающее вещество было выбрано из красителей и пигментов.
В некоторых случаях материал оболочки капсулы может дополнительно содержать по меньшей мере один буфер, такой как цитратное или фосфатное соединение.
В некоторых случаях материал оболочки капсулы может дополнительно содержать по меньшей мере один пластификатор, который может быть глицерином, сорбитолом, мальтитом, триацетином, полиэтиленгликолем, пропиленгликолем или другим полиспиртом со свойствами пластификатора, и, при желании, одну кислоту одноосновного, двухосновного или трехосновного типа, в частности, лимонную кислоту, фумаровую кислоту, яблочную кислоту и подобное. В некоторых случаях количество пластификатора находится в диапазоне от 1 до 30% по весу, предпочтительно от 2 до 15% по весу, а более предпочтительно - от 3 до 10% по весу относительно общего веса оболочки. В некоторых случаях общее количество пластификатора и гелеобразующего вещества в оболочке составляет примерно 40-70%, целесообразно, 50-60% по весу относительно общего веса оболочки капсулы. В некоторых случаях пластификатор содержит, состоит или, по существу, состоит из глицерина.
В некоторых случаях оболочка капсулы также может содержать один или несколько материалов-наполнителей. Подходящими материалами-наполнителями являются производные крахмала, такие как декстрин, мальтодекстрин, циклодекстрин (альфа, бета или гамма) или производные целлюлозы, такие как гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC), гидроксипропилцеллюлоза (HPC), метилцеллюлоза (МС), карбоксиметилцеллюлоза (СМС), поливиниловый спирт, многоатомные спирты или их смесь. Оболочка капсулы может содержать, в некоторых случаях, наполнитель в количестве примерно до 60% по весу относительно общего веса оболочки капсулы. В некоторых случаях оболочка капсулы может содержать наполнитель в количестве примерно до 50, 40, 30 или 20% по весу относительно общего веса оболочки капсулы. В некоторых конкретных случаях оболочка капсулы может не содержать наполнителя.
Оболочка капсулы может дополнительно содержать гидрофобный внешний слой, который уменьшает подверженность капсулы к ухудшению свойств, вызванных влажностью. Гидрофобный внешний слой целесообразно выбирать из группы, содержащей воски, особенно карнаубский воск, канделильский воск или пчелиный воск, карбовакс, шеллак (в спиртовом или водном растворе), этилцеллюлозу, гидроксипропил метилцеллюлозу, гидроксил-пропилцеллюлозу, латексную смесь, поливиниловый спирт или их комбинацию. Более предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно барьерное вещество для влаги являлось этилцеллюлозой или смесью этилцеллюлозы и шеллака.
Способами изготовления капсул являются совместная экструзия, при желании, дополняемая конфигурированием и отвердеванием и/или высушиванием. Указанные и другие подходящие технологии известны в технике.
3
4
Фильтр может содержать фильтрующий материал. Например, фильтр может содержать целлюлозный материал, такой как ацетат целлюлозы, керамический материал, полимолочную кислоту, полимерную матрицу и/или активированный уголь. Подходящими примерами керамических материалов являются карбид кремния (SiC), нитрид кремния (SiN), карбид титана и диоксид циркония.
В некоторых случаях средняя температура плавления фильтрующего материала составляет по меньшей мере примерно 150°C. При использовании в устройстве выработки аэрозоля, фильтр, в общем, подвергается воздействию температур, не превышающих 150°C; так что в таких вариантах осуществления изобретения фильтр не расплавляется и хорошо поддерживает капсулу. Это помогает пользователю, желающему разрушить капсулу после начала нагревания. В некоторых случаях средняя температура плавления фильтрующего материала составляет по меньшей мере примерно 160, 170, 180, 190 или 200°C.
В некоторых случаях средняя теплопроводность фильтрующего материала составляет по меньшей мере 0,130 Вт/(м·К). Было установлено, что это помогает пользователю, желающему разрушить капсулу после начала нагревания. В некоторых случаях средняя теплопроводность фильтрующего материала составляет по меньшей мере 0,140 Вт/(м·К), 0,150 Вт/(м·К) или 0,160 Вт/(м·К).
В некоторых случаях фильтр может дополнительно содержать обертку, которая окружает другие компоненты фильтра. Обертка может содержать табачную ободковую бумагу.
В некоторых случаях капсула заполняет примерно 5-30% фильтра по объему. В некоторых случаях фильтр содержит фильтрующий материал, целесообразно, ацетат целлюлозы, в количестве 70-95% по объему. Было установлено, что эти пропорции приводят к надлежащему поглощению теплоты капсулой.
В некоторых случаях фильтр является, по существу, цилиндрическим, а капсула расположена, по существу, по центру относительно диаметра упомянутого цилиндра. В некоторых случаях капсула расположена, по существу, по центру длины цилиндра. В некоторых случаях длина цилиндрического фильтра может составлять примерно 8-14 мм, целесообразно 9-13 мм или 10-12 мм. Диаметр поперечного сечения фильтра может составлять примерно 5-9 мм, целесообразно 7,5-8 мм. Он может быть выполнен из волокон ацетата целлюлозы.
2
2
2
2
2
2
В некоторых случаях, когда капсула находится в неповрежденном состоянии, перепад давления в фильтре при вдохе пользователя находится в диапазоне от 30 до 90 ммHO. Целесообразно, чтобы перепад давления в фильтре мог находиться в диапазоне примерно от 30, 33, 35, 38 или 40 ммHO до примерно 90, 75, 65, 60, 55 или 50 ммHO, когда капсула находится в неповрежденном состоянии. Например, перепад давления в фильтре, когда капсула находится в неповрежденном состоянии, может находиться в диапазоне примерно 35-60 ммHO, предпочтительно 38-55 ммHO или 40-50 ммHO.
В некоторых случаях фильтр содержит только одну капсулу. В других случаях фильтр содержит более одной капсулы. Когда фильтр содержит несколько капсул, отдельные капсулы могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. Например, если имеется несколько капсул, пользователь может выбрать, когда/какую капсулу повреждать, управляя тем самым профилем доставки аэрозоля.
В некоторых случаях аэрозольобразующий материал содержит вещество для выработки аэрозоля. В некоторых случаях материал для выработки аэрозоля содержит табачный материал. В некоторых случаях материал для выработки аэрозоля содержит ароматизатор. В некоторых случаях материал для выработки аэрозоля состоит или по существу состоит из вещества для выработки аэрозоля и/или табачного материала и/или ароматизатора. В некоторых случаях материал для выработки аэрозоля может быть единым цельным компонентом. В других случаях материал для выработки аэрозоля может содержать отдельные секции, которые содержат разные составы. Например, материал для выработки аэрозоля может содержать вещество для выработки аэрозоля и табачный материал, и они могут располагаться в отдельных разных секциях аэрозольобразующего материала.
В некоторых вариантах осуществления изобретения капсула содержит ароматизатор, и аэрозольобразующий материал содержит ароматизатор, при этом ароматизатор в обоих случаях является по существу одинаковым. Это может способствовать доставке более последовательного профиля аромата. В некоторых случаях капсула содержит ментол, и аэрозольобразующий материал содержит ментол.
В настоящем описании термин «табачный материал» относится к любому материалу, содержащему табак или его производные. Табачный материал может включать в себя один или несколько следующих элементов: табак, производные табака, взорванный табак, восстановленный табак или заменители табака. Табачный материал может содержать один или несколько следующих материалов: размолотый табак, табачное волокно, резанный табак, прессованный табак, табачный стебель, восстановленный табак и/или табачный экстракт.
Табак, использованный для выработки табачного материала, может быть любым подходящим табаком, таким как табак одного сорта или табачные смеси, резаный или цельнолистовой табак, в том числе табак Вирджиния и/или Берлей и/или табак Ориентал. Также он может быть «мелкими» частицами табака или табачной пылью или взорванным табаком, стеблями, взорванными стеблями или другими обработанными материалами стеблей, такими как резанные и скатанные стебли. Табачный материал может быть размолотым табаком или восстановленным табачным материалом. Восстановленный табачный материал может содержать табачные волокна, и он может быть выполнен с помощью отливки, подхода с изготовлением бумаги на основе длинносеточной бумагоделательной машины с добавлением экстракта табака или с помощью экструзии.
В настоящем описании термин «вещество для выработки аэрозоля» представляет собой вещество, которое способствует выработке аэрозоля. Вещество для выработки аэрозоля может способствовать выработке аэрозоля путем содействия начальному испарению и/или конденсации газа во вдыхаемый аэрозоль из твердых частиц и/или жидкости.
Подходящими веществами для выработки аэрозоля являются: полиол, такой как сорбитол, глицерол, или гликоли, такие как пропиленгликоль или триэтиленгликоль; неполиол, такой как одноатомные спирты, углеводороды с высокой точкой кипения, кислоты, такие как молочная кислота, производные соединения глицерина, эфиры, такие как диацетин, триацетин, триэтиленгликоль диацетат, триэтилцитрат или миристаты, в том числе этилмиристат и изопропилмиристат, и эфиры алифатической карбоновой кислоты, такие как метилстеарат, диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. В некоторых случаях вещество для выработки аэрозоля может содержать глицерин и/или пропиленгликоль.
В некоторых случаях материал для выработки аэрозоля содержит вещество для выработки аэрозоля в количестве по меньшей мере 10% по весу относительно общего веса материала для выработки аэрозоля. Целесообразно, чтобы материал для выработки аэрозоля содержал вещество для выработки аэрозоля в количестве по меньшей мере 12, 15, 18 или 20% по весу относительно общего веса материала для выработки аэрозоля. В некоторых случаях остатком может быть табачный материал.
В некоторых случаях изделие типа «нагревать, но не сжигать» может быть по существу цилиндрическим.
В некоторых случаях изделие типа «нагревать, но не сжигать» может дополнительно содержать элемент охлаждения. Он может быть расположен, например, между фильтром и аэрозольобразующим материалом. Элемент охлаждения, при его наличии, отделяет фильтр от самых горячих частей (при использовании) изделия типа «нагревать, но не сжигать». Элемент охлаждения, при его наличии, может содержать свободную трубку, которая предпочтительно выполнена из бумаги. Испаренные компоненты аэрозольобразующего материала могут конденсироваться, образуя при использовании аэрозоль в элементе охлаждения (при его наличии).
Изделие типа «нагревать, но не сжигать» может дополнительно содержать вентиляционные отверстия. Они могут быть расположены в боковых стенках изделия. В некоторых случаях вентиляционные отверстия могут быть выполнены в фильтре и/или в элементе охлаждения. Эти отверстия позволяют охлаждать воздух, подлежащий втягиванию в изделие при его использовании, при этом указанный воздух смешивается с нагретыми испаренными компонентами, тем самым охлаждая аэрозоль.
Вентиляция улучшает выработку видимых нагретых испаренных компонентов из изделия, при его нагревании. Нагретые испаренные компоненты сделаны видимыми благодаря процессу охлаждения нагретых испаренных компонентов, поскольку происходит процесс перенасыщения нагретых испаренных компонентов. Далее нагретые испаренные компоненты проходят процесс образования капель, также известный как образование активных центров, и, в конечном счете, размер частиц аэрозоля нагретых испаренных компонентов увеличивается благодаря дополнительной конденсации нагретых испаренных компонентов и благодаря слиянию вновь образованных капель из нагретых испаренных компонентов.
В некоторых случаях отношение охлаждающего воздуха к сумме нагретых испаренных компонентов и охлаждающего воздуха, которое называют отношением вентиляции, составляет по меньшей мере 15%. Отношение вентиляции, равное 15%, позволяет нагретым испаренным компонентам становиться видимыми с помощью описанного выше процесса. Видимость нагретых испаренных компонентов позволяет пользователю определять, что выработаны испаренные компоненты и добавляет сенсорный опыт к впечатлению от курения.
В другом примере отношение вентиляции составляет от 50 до 85% для обеспечения дополнительного охлаждения нагретых испаренных компонентов.
В настоящем описании термин «устройство для нагревания без сжигания» следут понимать как комбинацию изделия типа «нагревать, но не сжигать» и нагревателя. Нагреватель нагревает аэрозольобразующий материал в изделии типа «нагревать, но не сжигать» без его горения с целью испарения компонентов основы и выработки вдыхаемого пара или аэрозоля.
В некоторых случаях нагреватель может быть выполнен за одно целое с изделием. Например, нагреватель может быть сгорающим источником горючего материала, который прикреплен к изделию, так что при использовании сгорание источника горючего материала нагревает аэрозольобразующий материал без сгорания этого материала. В другом примере нагреватель может содержать химический источник тепла, такой как материал с фазовым переходом, который проходит через экзотермическую реакцию для выработки тепла.
В других случаях нагреватель может быть отдельным объектом, который выполнен с возможностью использования с изделием. Например, нагреватель может быть устройством, в которое по меньшей мере частично вставляют изделие типа «нагревать, но не сжигать». В другом примере нагреватель может быть устройством, которое, по меньшей мере частично, вставляют в изделие типа «нагревать, но не сжигать». Нагреватель может управляться электрическим образом. В некоторых случаях нагреватель содержит тонкую пленку, электрический резистивный нагреватель, индукционный нагреватель или подобное.
В некоторых случаях устройство может быть выполнено так, что по меньшей мере участок аэрозольобразующего материала в изделии типа нагревать, но не сжигать» подвергается воздействию температуры, составляющей от 180 до 200°C, в течение по меньшей мере 50% периода нагревания. В некоторых примерах аэрозольобразующий материал может подвергаться воздействию профиля тепла, как описано в заявке PCT/EP2017/068804, содержание которой полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.
В некоторых конкретных случаях устройство для нагревания без сжигания выполнено с возможностью отдельного нагревания двух участков аэрозольобразующего материала. Путем управления температурой первого и второго участков с течением времени, при различных температурных профилях этих участков, можно управлять профилем затяжки для аэрозоля при использовании. Тепло, предоставляемое двум участкам аэрозольобразующего материала, может быть предоставлено в разные моменты времени или с разными скоростями. Таким образом, ступенчатое нагревание может обеспечить как быструю выработку аэрозоля, так и большую долговечность использования.
В одном конкретном примере устройство для нагревания без сжигания может быть выполнено так, что в начале периода потребления первый нагревательный элемент, соответствующий первому участку аэрозольобразующего материала, быстро нагревают до температуры 240°C. Этот первый нагревательный элемент поддерживается при температуре 240°C в течение 145 секунд, а затем эта температура падает до 135°C (и остается в течение оставшегося периода потребления). Через 75 секунд после начала периода потребления второй нагревательный элемент, соответствующий второму участку аэрозольобразующего материала, нагревают до температуры 160°C. Через 135 секунд после начала периода потребления, температура второго нагревательного элемента поднимается до 240°C (и остается в течение оставшегося периода потребления). Период потребления длится 280 секунд, после чего оба нагреватели охлаждаются до комнатной температуры.
В некоторых случаях устройство для нагревания без сжигания выполнено так, что фильтр изделия типа «нагревать, но не сжигать» непосредственно не нагревают. Например, когда нагреватель является устройством, в которое частично вставлено изделие, устройство для нагревания без сжигания может быть выполнено так, что фильтр изделия типа «нагревать, но не сжигать» не вставлен в это устройство.
В некоторых конкретных случаях устройство выполнено так, что фильтр и элемент охлаждения, при его наличии, изделия типа «нагревать, но не сжигать» непосредственно не нагревается. Например, когда нагреватель является устройством, в которое частично вставлено изделие, устройство для нагревания без сжигания может быть выполнено так, что фильтр и элемент охлаждения, при его наличии, изделия типа «нагревать, но не сжигать» не вставлены в указанное устройство. В других случаях по меньшей мере часть элемента охлаждения может быть вставлена в упомянутое устройство.
В таких случаях, даже если фильтр не нагревают непосредственно, тепло будет проходить через изделие типа «нагревать, но не сжигать» в ходе периода потребления (когда пользователь затягивается). Было установлено, что температурный профиль центра фильтра обладает пиками во время каждой затяжки. Это объясняется тем, что при затяжке горячий аэрозоль втягивается через фильтр. В некоторых случаях фильтр (и капсула) может подвергаться воздействию температуры, превышающей примерно 30, 40 или 50°C. В некоторых случаях максимальная температура, воздействию которой подвергается фильтр (и капсула) при использовании, не превышает примерно 100, 90, 80 или 70°C. В некоторых случаях фильтр (и капсула) может подвергаться воздействию температур, находящихся в диапазоне 30-100°C, целесообразно в диапазоне 40-80°C или 50-70°C.
Было установлено, что капсулы согласно изобретению особенно подходят для использования в изделии типа «нагревать, но не сжигать». Даже если капсулы в некоторых случаях могут подвергаться воздействию температуры, превышающей температуру плавления оболочки или температуру перехода в стеклообразное состояние, то капсулы, соответствующие изобретению, с меньшей вероятностью отказывают или разрываются при воздействии условий в устройство для нагревания без сжигания по сравнению с другими капсулами. Такие капсулы могут быть легко разрушены пользователем до нагревания, в ходе нагревания или после начала нагревания для высвобождения содержимого капсул. При этом капсулы при разрушении создают ощущение щелчка, что обеспечивает тактильную обратную связь пользователю, показывающую, что разрушение осуществлено. Это ощущение щелчка полезно, так как в таком случае пользователь знает, что приложено достаточное давление, и содержимое капсулы высвобождено. При этом вряд ли будет приложено излишнее давление, которое может повредить изделие «нагревать, но не сжигать».
Пригодность описываемых капсул для использования в изделии типа «нагревать, но не сжигать» достигается благодаря составу материала оболочки и поглощению воды. Другими факторами, которые могут относиться к указанному, являются теплоемкость материала оболочки, температура плавления или температура перехода в стеклообразное состояние материала оболочки и/или расстояние от капсулы до нагревателя.
В некоторых случаях капсула может быть так расположена в изделии типа «нагревать, но не сжигать», что расстояние от нагревателя в устройстве для нагревания без сжигания составляет по меньшей мере примерно 25 мм или по меньшей мере примерно 30 мм. В некоторых случаях капсула может быть так расположена в изделии типа «нагревать, но не сжигать», что расстояние от нагревателя составляет примерно 25-30 мм или примерно 30-35 мм (эти расстояния являются расстоянием от центра капсулы до ближайшей точки нагревателя). Такое расположение означает, что капсула подвергается воздействию тепла надлежащего уровня, при этом обеспечиваются надлежащие размеры изделия типа «нагревать, но не сжигать».
Капсулы, выполненные из материала оболочки, который содержит каррагинан и который имеет температуру плавления не менее 30°C или 40°C, были признаны хорошо выдерживающими воздействие условий в изделии типа «нагревать, но не сжигать».
Один вариант изделия типа «нагревать, но не сжигать» показан на фиг. 1. Это изделие имеет по существу цилиндрическую форму. Оно может содержать стержень из аэрозольобразующего материала, предпочтительно, из табачного, расположенный по направлению к первому концу 2, и фильтр 3, расположенный по направлению ко второму концу 4. Второй конец 4 является мундштучным концом. Капсула 5 расположена в фильтре 3. Фильтр 3 содержит фильтрующий материал, который может быть ацетатом целлюлозы. Бумажная обертка 6 удерживает компоненты в цилиндрической конфигурации и обеспечивает проход 7 между табачным стержнем 1 и фильтрующим штрангом 3. Проход 7 действует как элемент охлаждения и в альтернативных вариантах осуществления изобретения может отсутствовать. Между фильтрующим штрангом 3 и вторым концом 4 имеется дополнительный короткий проход. В альтернативных вариантах осуществления изобретения он также может отсутствовать.
При использовании изделие 10 типа «нагревать, но не сжигать» частично вставлено в нагреватель устройства для нагревания без сжигания (не показано), так что это изделие может быть нагрето для образования вдыхаемого аэрозоля. В одном варианте осуществления изобретения нагреватель образует конструкцию типа печи, расположенную вокруг материала для выработки аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления изобретения первый конец 2 изделия 10 типа «нагревать, но не сжигать» вставлен, так что аэрозольобразующий материал 1 расположен в нагревателе. Изделие 10 типа «нагревать, но не сжигать» и устройство для нагревания без сжигания выполнены так, что фильтр 3 и по меньшей мере часть прохода 7 не расположены в нагревателе.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения по существу цилиндрическое изделие типа «нагревать, но не сжигать» может содержать аэрозольобразующий материал 1, который непосредственно прилегает к фильтру 3, а проход может быть расположен с противоположной стороны фильтра относительно указанного материала, или этот проход может отсутствовать.
После использования изделие типа «нагревать, но не сжигать» извлекают из нагревателя и от него обычно избавляются. При дальнейшем использовании в нагреватель вставляют другие изделия типа «нагревать, но не сжигать».
Альтернативное устройство для нагревания без сжигания показано на фиг. 2. В этом устройство для нагревания без сжигания рядом с аэрозольобразующим материалом 1 на первом конце 2 изделия 10 типа «нагревать, но не сжигать» расположен сгорающий источник 8 тепла. Сгорающий источник 8 тепла может быть отделен от аэрозольобразующего материала 1 несгорающим териалом (не показан), таким как слой алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга или другие теплопроводные несгорающие материалы, во-первых, проводят тепло к аэрозольобразующему материалу, а, во-вторых, предотвращают горение источника горючего материала, в результате которого загорается аэрозольобразующий материал. Для использования пользователь зажигает источник 8 горючего материала, и тепло передается с помощью алюминиевой фольги (или подобного) к аэрозольобразующему материалу 1 с целью испарения компонентов этого материала без его сжигания.
На фиг. 3 и 4 показан другой пример выполнения изделия 101 типа «нагревать, но не сжигать», которое аналогично изделию, показанному на фиг. 1. Изделие 101 выполнено с возможностью использования с устройством, содержащим источник электроэнергии и нагреватель. Изделие 101 особенно подходит для использования с устройством 51, которое показано на фиг. 7-9 и описано ниже. При использовании изделие 101 может быть вставлено с возможностью извлечения в устройство, показанное на фиг. 7, в месте 20 устройства 51.
Изделие 101 выполнено в виде по существу цилиндрического стержня, который содержит объем аэрозольобразующего материала 103 и сборный фильтр 105, также имеющий форму стержня. Сборный фильтр 105 содержит три сегмента: сегмент 107 охлаждения, сегмент 109 фильтрации и мундштучный сегмент 111. Изделие 101 содержит первый конец 113, называемый также мундштучным или ближним концом, и второй конец 115, называемый также дальним концом. Объем аэрозольобразующего материала 103 расположен по направлению к дальнему концу 115 изделия 101. В одном примере сегмент 107 охлаждения расположен рядом с объемом аэрозольобразующего материала 103 между объемом этого материала 103 и сегментом 109 фильтрации, так что сегмент 107 охлаждения граничит с материалом 103 и сегментом 109 фильтрации. В других примерах объем аэрозольобразующего материала 103 и сегмент 107 охлаждения могут быть отделены, и могут быть отделены объем аэрозольобразующего материала 103 и сегмент 109 фильтрации. Сегмент 109 фильтрации расположен между сегментом 107 охлаждения и мундштучным сегментом 111. Мундштучный сегмент 111 расположен по направлению к ближнему концу 113 изделия 101 рядом с сегментом 109 фильтрации. В одном примере сегмент 109 фильтрации граничит с мундштучным сегментом 111. В одном варианте осуществления изобретения общая длина сборного фильтра 105 составляет от 37 до 45 мм, более предпочтительно - 41 мм.
Объем аэрозольобразующего материала 103 может содержать табак. Тем не менее, в других случаях объем аэрозольобразующего материала 103 может состоять из табака, может состоять по существу только из табака, может содержать табак и другие компоненты, такие как вещество для выработки аэрозоля и/или ароматизатор. В некоторых случаях аэрозольобразующий материал может не содержать табака.
В одном примере длина стержня аэрозольобразующего материала 103 составляет от 34 до 50 мм, предпочтительно от 38 до 46 мм, в частности, 42 мм.
В одном примере общая длина изделия 101 составляет от 71 до 95 мм, целесообразно от 79 до 87 мм, предпочтительно 83 мм.
Торец объема аэрозольобразующего материала 103 видим на дальнем конце 115 изделия 101. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения дальний конец 115 изделия 101 может содержать концевой элемент (не показан), закрывающий торец объема аэрозольобразующего материала 103.
Объем аэрозольобразующего материала 103 соединен со сборным фильтром 105 с помощью кольцевой ободковой бумаги (не показана), которая расположена по существу вокруг окружности сборного фильтра 105, окружая его, и частично проходит вдоль длины объема аэрозольобразующего материала 103. В одном примере ободковая бумага выполнена из ободковой бумаги-основы стандарта 58GSM. В одном примере длина ободковой бумаги составляет от 42 до 50 мм, в частности, 46 мм.
В одном примере сегмент 107 охлаждения представляет собой кольцевую трубку и создает воздушный зазор внутри сегмента охлаждения. Воздушный зазор образует камеру для течения нагретых испаренных компонентов, выработанных из объема аэрозольобразующего материала 103. Сегмент 107 охлаждения является полым и образует камеру для накопления аэрозоля, тем не менее он является достаточно жестким для противостояния осевым сжимающим усилиям и изгибающим моментам, которые могут возникать при изготовлении и при введении изделия 101 в устройство 51. В одном примере толщина стенки сегмента 107 охлаждения составляет примерно 0,29 мм.
Сегмент 107 охлаждения обеспечивает наличие физического расстояния между аэрозольобразующим материалом 103 и сегментом 109 фильтрации. Физическое расстояние, обеспечиваемое сегментом 107 охлаждения, будет создавать перепад температур вдоль длины сегмента 107 охлаждения. В одном примере сегмент 107 охлаждения выполнен с возможностью обеспечения разницы температур не менее 40°C между нагретым испаренным компонентом, входящим в первый конец сегмента 107 охлаждения, и испаренным компонентом, выходящим из второго конца сегмента 107 охлаждения. В одном примере сегмент 107 охлаждения выполнен с возможностью обеспечения разницы температур не менее 60°C между нагретым испаренным компонентом, входящим в первый конец сегмента 107 охлаждения, и испаренным компонентом, выходящим из второго конца сегмента 107 охлаждения. Эта разница температур вдоль длины элемента 107 охлаждения защищает чувствительный к температуре сегмент 109 фильтрации от высоких температур аэрозольобразующего материала 103, когда он нагрет с помощью устройства 51. Если между сегментом 109 фильтрации и объемом аэрозольобразующего материала 103 и нагревательными элементами устройства 51 не предусмотрено физическое расстояние, то чувствительный к температуре сегмент 109 фильтрации при использовании может быть поврежден, не осуществляя свои функции так эффективно, как требуется.
Длина сегмента 107 охлаждения составляет по меньшей мере 15 мм. Например, длина сегмента 107 охлаждения может составлять от 20 до 30 мм, предпочтительно от 23 до 27 мм, более предпочтительно от 25 до 27 мм, целесообразно - 25 мм.
Сегмент 107 охлаждения выполнен из бумаги, т.е. из материала, который не вырабатывает проблемные соединения, например токсичные, при использовании рядом с нагревателем устройства 51. В одном примере сегмент 107 охлаждения изготовлен из спирально свернутой бумажной трубки, образуя полую внутреннюю камеру, которая тем не менее поддерживает механическую жесткость. Спирально свернутые бумажные трубки способны удовлетворять жестким требованиям по точности размеров относительно длины трубки, внешнего диаметра, круглости и прямолинейности для процессов высокоскоростного изготовления.
В другом примере сегмент 107 охлаждения представляет собой выемку, обзазованную из жесткой фицеллы или ободковой бумаги. Жесткую фицеллу или ободковую бумагу изготавливают так, чтобы она обладала жесткостью, достаточной для противостояния осевым сжимающим усилиям и изгибающим моментам, которые могут возникнуть при изготовлении и при введении изделия 101 в устройство 51.
Сегмент 109 фильтрации может быть выполнен из любого фильтрующего материала, которого достаточно для удаления одного или нескольких испаренных соединений из нагретых испаренных компонентов. В одном примере сегмент 109 фильтрации выполнен из моноацетатного материала, такого как ацетат целлюлозы. Сегмент 109 фильтрации обеспечивает охлаждение и уменьшение раздражения пользователя от нагретых испаренных компонентов без уменьшения количества нагретых испаренных компонентов до неудовлетворительного для пользователя уровня.
Разрушаемая капсула 5 расположена в сегменте 109 фильтрации. Она может быть расположена по существу, по центру сегмента 109 фильтрации, как по диаметру, так и по длине. В других случаях она может быть смещена в одном или нескольких направлениях.
Плотность материала из жгута ацетата целлюлозы для сегмента 109 фильтрации влияет на падение давления в сегменте 109 фильтрации, что, в свою очередь, влияет на сопротивление затяжке для изделия 101. Таким образом, выбор материала для сегмента 109 фильтрации важен для управления сопротивлением затяжки для изделия 101. Кроме того, сегмент фильтрации выполняет функцию фильтрации в изделии 101.
В одном примере сегмент 109 фильтрации выполнен из фильтрующего жгутового материала марки 8Y15, который обеспечивает фильтрующее действие для нагретого испаренного материала при одновременном уменьшении размера сконденсированных частиц аэрозоля, которые получены из нагретого испаренного материала.
Наличие сегмента 109 фильтрации обеспечивает изолирующее действие путем обеспечения дополнительного охлаждения нагретых испаренных компонентов, которые выходят из сегмента 107 охлаждения. Дополнительно охлаждающее действие уменьшает температуру контакта для губ пользователя на поверхности сегмента 109 фильтрации.
В одном примере длина сегмента 109 фильтрации составляет от 6 до 10 мм, предпочтительно, 8 мм.
Мундштучный сегмент 111 представляет собой кольцевую трубку, определяющую внутри мундштучного сегмента 111 воздушный зазор, расположенный вокруг него. Воздушный зазор образует камеру для течения нагретых испаренных компонентов, которые текут из сегмента 109 фильтрации. Мундштучный сегмент 111 является полым и образует камеру для накопления аэрозоля. При этом он является достаточно жестким для противостояния осевым сжимающим усилиям и изгибающим моментам, которые могут возникать при его изготовлении и введении в устройство 51. В одном примере толщина стенки мундштучного сегмента 111 составляет примерно 0,29 мм. Длина мундштучного сегмента 111 может составлять от 6 до 10 мм, предпочтительно, 8 мм.
Мундштучный сегмент 111 может быть изготовлен из спирально свернутой бумажной трубки, что обеспечивает образование полой внутренней камеры и одновременно поддерживает допустимую механическую жесткость. Спирально свернутые бумажные трубки способны удовлетворять жестким требованиям по точности размеров относительно длины трубки, внешнего диаметра, круглости и прямолинейности для процессов высокоскоростного изготовления.
Мундштучный сегмент 111 выполняет функцию предотвращения прямого контакта с пользователем любого конденсата жидкости, который накапливается при выходе из сегмента 109 фильтрации.
Ясно, что мундштучный сегмент 111 и сегмент 107 охлаждения могут быть выполнены из одной трубки, а сегмент 109 фильтрации расположен в этой трубке, отделяя мундштучный сегмент 111 от сегмента 107 охлаждения.
На фиг. 5 и 6 показан еще один пример выполнения изделия 301. Ссылочные позиции, показанные на фиг. 5 и 6, эквиваленты ссылочным позициям, показанным на фиг. 3 и 4 и увеличенным на 200.
В показанном на фиг. 5 и 6 изделии 301 имеется область 317 вентиляции, позволяющая наружному воздуху течь внутрь этого изделия. В одном примере во внешнем слое изделия 301 в области 317 вентиляции выполнено одного или нескольких отверстий 317. Отверстия для вентиляции могут быть расположены в сегменте 307 охлаждения, способствуя охлаждению изделия 301. В одном примере область 317 вентиляции содержит один или несколько рядов отверстий, и предпочтительно каждый ряд отверстий расположен по окружности вокруг изделия 301 в поперечном сечении, по существу перпендикулярном продольной оси изделия 301.
В одном примере может быть от одного до четырех рядов отверстий для обеспечения вентиляции изделия 301. Каждый ряд отверстий для вентиляции может содержать от 12 до 36 отверстий 317. Диаметр отверстий 317 может составлять, например, от 100 до 500 мкм. В одном примере осевой промежуток между рядами отверстий 317 составляет от 0,2 до 0,75 мм, предпочтительно, 0,5 мм.
В одном примере отверстия 317 для вентиляции имеют одинаковые размеры. В другом примере отверстия 317 для вентиляции имеют разные размеры. Отверстия для вентиляции могут быть выполнены по любой подходящей технологии, например, лазерной технологией, механическим просверливанием сегмента 307 охлаждения или предварительном просверливание сегмента 307 охлаждения до выполнения изделия 301. Отверстия 317 для вентиляции расположены так, чтобы обеспечивать эффективное охлаждение изделия 301.
В одном примере ряды отверстий 317 для вентиляции расположены на расстоянии не менее 11 мм от ближнего конца 313 изделия, предпочтительно, на расстоянии от 17 до 20 мм от ближнего конца 313 изделия 301. Расположение отверстий 317 для вентиляции выбрано так, чтобы пользователь не блокировал отверстия 317 при использовании изделия 301.
Расположение рядов отверстий для вентиляции на расстоянии от 17 до 20 мм от ближнего конца 313 изделия 301 позволяет располагать их снаружи устройства 51, когда изделие 301 полностью вставлено в устройство 51, как показано на фиг. 8 и 9. Благодаря расположению отверстий для вентиляции снаружи устройства, через эти отверстия в изделие 301 может попасть наружный ненагретый воздух, способствуя охлаждению изделия 301.
Длина сегмента 307 охлаждения выбрана так, что, когда изделие 301 полностью вставлено в устройство 51, сегмент 307 охлаждения будет только частично вставлен в устройство 51. Длина сегмента 307 охлаждения обеспечивает как наличие физического зазора между нагревательным устройством устройства 51 и чувствительным к теплу фильтрующим устройством 309, так и возможность расположения отверстиям 317 снаружи устройства 51, когда изделие 301 полностью вставлено в устройство 51. Как показано из фиг. 8 и 9, большая часть сегмента 307 охлаждения расположена в устройстве 51, однако имеется участок сегмента 307 охлаждения, который выходит из устройства 51. Именно в этом участке сегмента 307 охлаждения, который выходит из устройства 51, расположены отверстия 317 для вентиляции.
На фиг. 7-9 более подробно показано устройство 51, выполненное с возможностью нагревания аэрозольобразующего материала для испарения по меньшей мере одного компонента этого материала с целью выработки аэрозоля для вдыхания пользователем. Устройство 51 является нагревательным устройством, в котором соединения высвобождаются путем нагревания аэрозольобразующего материала без его сжигания.
Первый конец 53 устройства 51 иногда называется мундштучным или ближним концом 53, а второй конец 55 иногда называется дальним концом 55 устройства 51. Устройство 51 содержит кнопку 57 включения/выключения, чтобы можно было включать и выключать устройство 51 по желанию пользователя.
Устройство 51 содержит корпус 59 для расположения и защиты разных внутренних компонентов устройства 51. В показанном примере корпус 59 содержит цельный кожух 11, который окружает боковую поверхность устройства 51 и закрыт верхней панелью 17, определяющей «верх» устройства 51, и нижней панелью 19, определяющей «низ» устройства 51. В другом примере корпус помимо верхней и нижней панелей 17 и 19 содержит переднюю панель, заднюю панель и пару противоположных боковых панелей.
Верхняя и/или нижняя панели могут быть прикреплены к цельному кожуху 11 с возможностью извлечения, чтобы предоставить возможность легкого доступа внутрь устройства 51, или они могут быть постоянно прикреплены к цельному кожуху 11, например, чтобы удержать пользователя от доступа внутрь устройства 51. В одном примере панели 17 и 19 выполнены из пластикового материала, содержащего, например, стеклонаполненный нейлон, изготовленный литьем под давлением, а цельный кожух 11 выполнен из алюминия, хотя могут быть использованы другие материалы и другие процессы изготовления.
Верхняя панель 17 устройства 51 у мундштучного конца 53 содержит отверстие 20, через которое изделие 101, 301, содержащее аэрозольобразующий материал, может быть вставлено в устройство 51 и извлечено из этого устройства.
В корпусе 59 расположены или прикреплены к нему нагревательное устройство 23, схема 25 управления и источник 27 электроэнергии. В этом примере нагревательное устройство 23, схема 25 управления и источник 27 электроэнергии прилегают сбоку друг к другу (т.е. прилегают друг к другу, если смотреть со стороны конца), при этом схема 25 управления по существу расположена между нагревательным устройством 23 и источником 27 электроэнергии, хотя возможны и другие расположения.
Схема 25 управления может содержать контроллер, такой как микропроцессор, выполненный с возможностью управления нагреванием аэрозольобразующего материала в изделии 101, 301, что будет дополнительно описано ниже.
Источник 27 электроэнергии может быть, например, батареей, которая может быть как аккумуляторной батареей, так и не аккумуляторной батареей. Примерами подходящих батарей являются, например, литий-ионная батарея, никелевая батарея (такая как никель-кадмиевая батарея), алкалиновая батарея и/или подобные элементы. Батарея 27 электрически соединена с нагревательным устройством 23 для подачи электрической энергии при необходимости и под управлением схемы 25 управления с целью нагревания аэрозольобразующего материала в изделии (для испарения аэрозольобразующего материала без сжигания этого материала).
Преимущество расположения источника 27 электроэнергии сбоку с прилеганием к нагревательному устройству 23 заключается в том, что физически большой источник 25 электроэнергии может быть использован без необходимости выполнения устройства 51 чрезмерно длинным. Ясно, что физически большой источник 25 электроэнергии обладает большой емкостью (т.е. общая электрическая энергия, которая может быть подана, часто измеряемая в Ампер-часах или подобных единицах), следовательно, время работы аккумуляторной батареи в устройстве 51 может быть больше.
В одном примере нагревательное устройство 23 имеет форму полой по существу цилиндрической трубки, содержащей полую внутреннюю камеру 29 нагревания, в которую вставляется изделие 101, 301, содержащее аэрозольобразующий материал с целью нагревания при использовании. Возможны разные конструкции нагревательного устройства 23. Например, нагревательное устройство 23 может содержать одиночный нагревательный элемент или может быть выполнено как несколько нагревательных элементов, выровненных вдоль продольной оси нагревательного устройства 23. Единственный или каждый нагревательный элемент может быть кольцевым или трубчатым или по меньшей мере частично кольцевым или частично трубчатым по окружности. В одном примере единственный или каждый нагревательный элемент может быть тонкопленочным. В другом примере единственный или каждый нагревательный элемент может быть выполнен из керамического материала. Примерами подходящих керамических материалов являются керамики из оксида алюминия и нитрида алюминия и нитрида кремния, которые могут быть многослойными и могут быть получены спеканием. Возможны другие нагревательные устройства, в том числе, например, индукционное нагревание, инфракрасные нагревательные элементы, которые нагревают путем испускания инфракрасного излучения, или резистивные нагревательные элементы, выполненные, например, в виде резистивной электрической намотки.
В одном конкретном примере нагревательное устройство 23 поддерживается опорной трубкой из нержавеющей стали, и оно содержит полиимидный нагревательный элемент. Размеры нагревательного устройства 23 выбраны так, что по существу весь объем аэрозольобразующего материала 103, 303 изделия 101, 301 располагается в нагревательном устройстве 23, когда изделие 101, 301 вставлено в устройство 51.
Единственный или каждый нагревательный элемент может быть расположен так, что выбранные зоны материала для выработки аэрозоля могут быть по желанию нагреты независимо, например, по очереди (с течением времени, как описано выше) или вместе (одновременно),.
Нагревательное устройство 23 в этом примере по меньшей мере вдоль части своей длины окружено теплоизолятором 31. Изолятор 31 помогает уменьшить передачу тепла от нагревательного устройства 23 наружу. Это помогает снизить потребление электроэнергии нагревательным устройством 23, так как уменьшаются тепловые потери. Изолятор 31 также способствует сохранению холодной внешней части устройства 51 при работе нагревательного устройства 23. В одном примере изолятор 31 может быть рукавом с двойными стенками, между которыми понижено давление, т.е. изолятор 31 может быть «вакуумной» трубкой, то есть трубкой, из которой, по меньшей мере частично, откачан воздух, чтобы минимизировать теплопередачу за счет теплопроводности и/или конвекции. Возможны другие конструкции изолятора 31, в том числе в дополнение или вместо рукава с двойными стенками возможно использование теплоизолирующих материалов, например, подходящего вспененного материала.
Корпус 59 может также содержать разные внутренние опорные структуры 37 для опоры всех внутренних компонентов, а также нагревательного устройства 23.
Устройство 51 также содержит кольцевой буртик 33, который проходит вокруг отверстия 20 и выступает от него внутрь корпуса 59, и по существу трубчатую камеру 35, которая расположена между кольцевым буртиком 33 и одним концом вакуумного кожуха 31. Камера 35 дополнительно содержит структуру 35f охлаждения, которая, в этом примере, содержит несколько ребер 35f, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль внешней поверхности камеры 35, и каждое из которых расположено по окружности вокруг внешней поверхности камеры 35. Между полой камерой 35 и изделием 101, 301, когда оно вставлено в устройство 51, по меньшей мере на части длины полой камеры 35 имеется воздушный зазор 36. Воздушный зазор 36 расположен вокруг всей окружности изделия 101, 301 на по меньшей мере части сегмента 107 охлаждения.
Кольцевой буртик 33 содержит несколько ребер 60, которые расположены по окружности вокруг границы отверстия 20 и выступают в отверстие 20. Ребра 60 занимают пространство в отверстии 20, так что открытое пространство отверстия 20 в местах расположения ребер 60 меньше открытого пространства отверстия 20 в местах без ребер 60. Ребра 60 выполнены с возможностью сцепления с вставленным в устройство изделием 101, 301, обеспечивая его удержание в устройстве 51. Открытые пространства (не показаны), определенные соседними парами ребер 60, и изделие 101, 301 образуют вентиляционные пути вокруг внешней части изделия 101, 301. Эти вентиляционные пути позволяют горячим парам, выходящим из изделия 101, 301, выйти из устройства 51 и позволяют охлаждающему воздуху течь в устройство 51 вокруг изделия 101, 301 в воздушный зазор 36.
При использовании изделие 101, 301 вставляется в место 20 введения устройства 51, показанного на фиг. 7-9. Как, в частности, показано на фиг. 8, в одном примере объем аэрозольобразующего материала 103, 301, который расположен по направлению к дальнему концу 115, 315 изделия 101, 301, полностью находится в нагревательном устройстве 23 устройства 51. Ближний конец 113, 313 изделия 101, 301 выступает из устройства 51 и является для пользователя сборным мундштуком.
При работе нагревательное устройство 23 нагревает изделие 101, 301 с целью испарения по меньшей мере одного компонента аэрозольобразующего материала из объема материала 103, 303 для выработки аэрозоля.
Основной путь для потока нагретых испаренных компонентов из объема аэрозольобразующего материала 103, 303 проходит по оси через изделие 101, 301, через камеру, расположенную внутри сегмента 107, 307 охлаждения, через сегмент 109, 309 фильтрации и через мундштучный сегмент 111, 313 до пользователя. В одном примере температура нагретых испаренных компонентов, которые выработаны из объема аэрозольобразующего материала, составляет от 60 до 250°C, что может быть выше приемлемой температуры для вдыхания пользователем. При перемещении нагретого испаренного компонента через сегмент 107, 307 охлаждения, он будет охлаждаться, и некоторые испаренные компоненты будут конденсироваться на внутренней поверхности сегмента 107, 307 охлаждения.
В примерах выполнения изделия 301, показанных на фиг. 5 и 6, охлаждающий воздух имеет возможность попадания в сегмент 307 охлаждения через отверстия 317 для вентиляции, которые выполнены в сегменте 307 охлаждения. Этот охлаждающий воздух будет смешиваться с нагретыми испаренными компонентами для дополнительного охлаждения нагретых испаренных компонентов.
Вентиляция улучшает видимость нагретых испаренных из изделия 301 компонентов при нагревании этого изделия в устройстве 51. Нагретые испаренные компоненты становятся видимыми из-за их охлаждения в результате процесса перенасыщения нагретых испаренных компонентов. Затем нагретые испаренные компоненты проходят процесс образования капель, также известный как образование активных центров, и, в конечном счете, размер частиц аэрозоля нагретых испаренных компонентов увеличивается благодаря дополнительной конденсации нагретых испаренных компонентов и благодаря слиянию вновь образованных капель из нагретых испаренных компонентов.
В одном варианте осуществления изобретения отношение охлаждающего воздуха к сумме нагретых испаренных компонентов и охлаждающего воздуха, которое называется отношением вентиляции, составляет по меньшей мере 15%. Отношение вентиляции в 15% позволяет становиться видимыми нагретым испаренным компонентам с помощью описанного выше процесса. Видимость нагретых испаренных компонентов позволяет пользователю определять, что выработаны испаренные компоненты и добавляет сенсорный опыт к впечатлению от курения.
В другом примере отношение вентиляции составляет от 50% до 85% для обеспечения дополнительного охлаждения нагретых испаренных компонентов.
В настоящем описании под терминами «запах», «аромат» и «ароматизатор» понимаются материалы, которые, где разрешается местным законодательством, могут быть использованы для создания в товаре для взрослых потребителей желаемого вкуса или аромата. Они могут представлять собой экстракты (например, лакрица, гортензия, лист белоствольной японской магнолии, ромашка, пажитник, гвоздика, ментол, японская мята, анисовое семя, корица, травы, винтергрен, вишня, ягода, персик, яблоко, Драмбьюи, бурбон, шотландский виски, виски, мята, перечная мята, лаванда, кардамон, сельдерей, каскарилла, мускатный орех, сандаловое дерево, бергамот, герань, экстракт меда, розовое масло, ваниль, лимонное масло, апельсиновое масло, акация, тмин, коньяк, жасмин, иланг-иланг, шалфей, фенхель, гвоздичный перец, имбирь, анис, кориандр, кофе или мятное масло из любого растения сорта мята), улучшители запаха, блокировщики активного центра рецепторов горечи, стимуляторы и активаторы активных центров рецепторов ощущений, сахара и/или заменители сахаров (например, сукралоза, ацесульфам калия, аспартам, сахарин, цикламаты, лактоза, сахароза, глюкоза, фруктоза, сорбитол или маннитол) и другие добавки, такие как активированный уголь, хлорофилл, минералы, растения или средства освежения дыхания. Они могут быть имитацией, синтетическими или натуральными ингредиентами или смесями. Они могут обладать любой подходящей формой, например, быть в форе масла, жидкости или порошка.
Для исключения неоднозначности, когда в настоящем описании при определении изобретения или его особенности используется термин «содержит», также возможно использование термины «по существу состоит из» или «состоит из».
Описанные выше варианты осуществления изобретения надо понимать как наглядные примеры изобретения, и возможны другие варианты осуществления изобретения. Следует понимать, что любая особенность изобретения, описанная в связи с каким-либо вариантом его осуществления, может быть использована отдельно или в комбинации с другими особенностями этого варианта, а также может быть в комбинации с одной или несколькими особенностями любого другого варианта осуществления изобретения или с любым другим вариантом осуществления изобретения. Кроме того, также могут быть использованы не описанные выше эквиваленты и модификации, не выходящие за пределы объема изобретения, определенного его формулой.
Разные описанные выше варианты осуществления изобретения показаны только для помощи в понимании и изучении особенностей настоящего изобретения. Эти варианты осуществления изобретения представлены только в качестве примеров, и их список не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Ясно, что описанные достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, особенности, структуры и/или другие аспекты не ограничивают объем изобретения, который определяется его формулой, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения без выхода за границы объема настоящего изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или, по существу, состоять из допустимых комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от явно описанных выше.