НАГРЕВАЕМОЕ ИЗДЕЛИЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С ЖИДКИМ СУБСТРАТОМ, ОБРАЗУЮЩИМ АЭРОЗОЛЬ, И ГОРЮЧИМ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
HEATED PRODUCT GENERATING AEROSOL WITH LIQUID SUBSTRATE FORMING AEROSOL AND COMBUSTIBLE HEAT GENERATING ELEMENT

Настоящее изобретение относится к нагреваемому изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, и горючий теплогенерирующий элемент, а также к способу выполнения такого нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
В последние годы наблюдается развитие двух основных категорий нагреваемых систем, генерирующих аэрозоль, которые вырабатывают вдыхаемый аэрозоль за счет нагревания, а не сгорания субстрата, образующего аэрозоль. Одна из систем, которая может быть описана как система электронной сигареты, как правило, содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находящийся внутри картриджа распылительного блока. При работе жидкость передается из картриджа по фитилю и испаряется посредством нагревательной катушки. Вторая система, которая может быть описана как система с нагреваемым табаком, предусматривает нагревание твердого субстрата, содержащего модифицированный табак, для получения вдыхаемого аэрозоля.
Одна из известных систем с нагреваемым табаком содержит расходуемое изделие, содержащее горючий теплогенерирующий элемент, и генерирует аэрозоль путем передачи тепла от горючего теплогенерирующего элемента твердому субстрату, образующему аэрозоль, расположенному рядом с горючим теплогенерирующим элементом. Во время генерирования аэрозоля летучие соединения высвобождаются из твердого субстрата, образующего аэрозоль, путем передачи тепла от горючего теплогенерирующего элемента и захватываются воздухом, втягиваемым через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. Когда происходит охлаждение высвобождаемых соединений, они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
У обеих основных категорий нагреваемых систем, генерирующих аэрозоль, есть свои преимущества и недостатки. Один из недостатков системы электронной сигареты заключается в том, что непосредственное нагревание жидкого субстрата нагревательной катушкой обуславливает риск перегревания жидкости, особенно когда картридж практически опустошен. Еще одна проблема, связанная с обычной системой электронной сигареты, заключается в том, что устройство может использоваться несколькими пользователями и входит в контакт со множеством внешних загрязнителей. Это потенциально может привести к проблемам с гигиеной.
Система с нагреваемым табаком, в которой используется расходуемое изделие, содержащее твердый субстрат, образующий аэрозоль, может вырабатывать ощутимо более приемлемый аэрозоль и не имеет тех же проблем с гигиеной, которые связаны с электронными сигаретами. Однако пользователь может желать большего разнообразия ароматов, которые возможны при применении нагреваемой системы электронной сигареты на основе жидкости.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее множество компонентов, собранных в форме стержня. Изделие имеет конец, подносимый ко рту, и дальний конец, расположенный выше по потоку относительно конца, подносимого ко рту. Изделие содержит горючий теплогенерирующий элемент, расположенный на дальнем конце изделия для нагрева воздуха, втягиваемого в изделие, и жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно горючего теплогенерирующего элемента.
Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находится в хрупкой капсуле с возможностью высвобождения, и средство для удержания жидкости расположено вблизи от хрупкой капсулы для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в изделии после его высвобождения из хрупкой капсулы.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, альтернативно может быть включен в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием. Например, дозу жидкого субстрата, образующего аэрозоль, можно ввести в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, представляет собой расходуемое изделие, которое может расходоваться путем воспламенения теплогенерирующего элемента. Изделие предпочтительно используется один раз с последующей утилизацией. Способ применения нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, может включать этапы воспламенения горючего теплогенерирующего элемента с помощью внешнего источника тепла и втягивания воздуха через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в изделии, генерирующем аэрозоль, затем испаряется под воздействием тепловой энергии, подаваемой горючим теплогенерирующим элементом, и конденсируется с образованием аэрозоля, захватываемого воздухом. По завершении использования, например, когда субстрат, образующий аэрозоль, или горючий теплогенерирующий элемент израсходован, изделие можно утилизировать. Предпочитаемый способ может включать этапы высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из хрупкой капсулы таким образом, что он удерживается средством для удержания жидкости в изделии, воспламенения теплогенерирующего элемента с помощью внешнего источника тепла и втягивания воздуха через изделие, при этом жидкий субстрат, образующий аэрозоль, испаряется под воздействием тепловой энергии, подаваемой горючим теплогенерирующим элементом, и конденсируется с образованием аэрозоля, захватываемого воздухом.
Предпочтительно горючий теплогенерирующий элемент нагревает воздух, который втягивается в нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, при этом нагретый воздух проходит над средством для удержания жидкости изделия или через него с испарением жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и обеспечением образования аэрозоля. Предпочтительно, чтобы воздух был нагрет до температуры от приблизительно 200°C до 220°C перед прохождением по средству для удержания жидкости или через него. Предпочтительно воздух с захваченными летучими компонентами последовательно охлаждается до температуры приблизительно 100°C в изделии, что обеспечивает возможность конденсации летучих компонентов и образование аэрозоля. Горючий теплогенерирующий элемент может альтернативным образом нагревать средство для удержания жидкости путем теплопередачи или излучения для испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и обеспечения образования аэрозоля.
Так как изделие утилизируется после однократного использования, решаются вопросы гигиены, которые могут быть связаны со стандартными системами электронной сигареты. Кроме того, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, непосредственно не контактирует с нагревательным элементом и, таким образом, не возникают проблемы с перегреванием субстрата, образующего аэрозоль. Изделия могут быть произведены с широким диапазоном различных композиций жидкого субстрата, образующего аэрозоль, тем самым предоставляя пользователю широкий выбор ароматов и ощущений, которые могут быть обеспечены системами электронной сигареты.
В контексте настоящего документа термин «нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, которое содержит субстрат, образующий аэрозоль, который должен нагреваться, а не сгорать, чтобы высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоль, образующийся в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может содержать меньше известных вредных составляющих, чем образовалось бы в результате сгорания или пиролитической деградации субстрата, образующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты.
В контексте данного документа термин «жидкий субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, образующему аэрозоль, который скорее находится в жидкой форме, чем в твердой. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть по меньшей мере частично поглощен средством для удержания жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, включает субстрат, образующий аэрозоль, в форме геля.
В контексте данного документа термин «конец, подносимый ко рту» относится к той части нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, где аэрозоль выходит из изделия и доставляется в рот пользователя. При использовании пользователь может осуществить затяжку с конца, подносимого ко рту, изделия для вдыхания аэрозоля, сгенерированного нагреваемым изделием, генерирующим аэрозоль.
В контексте данного документа термин «дальний конец» относится к концу изделия, который противоположен концу, подносимому ко рту.
В контексте настоящего документа термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» применяются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, относительно направления, в котором воздух втягивается через изделие во время пользования. Конец, подносимый ко рту, изделия может быть также рассмотрен в качестве расположенного ниже по потоку конца и дальний конец изделия может быть также рассмотрен в качестве расположенного выше по потоку конца. Компоненты или части компонентов изделия могут быть описаны в качестве расположенных выше по потоку или расположенных ниже по потоку относительно друг друга на основе их относительных положений между концом, подносимым ко рту, или расположенным ниже по потоку концом и дальним или расположенным выше по потоку концом.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом изделия, генерирующего аэрозоль, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.
В контексте данного документа термин «диаметр» используется для описания максимального размера в поперечном направлении изделия, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «длина» используется для описания максимального размера в продольном направлении.
В контексте данного документа термин «средство для удержания жидкости» относится к компоненту, способному удерживать с возможностью высвобождения жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Средство для удержания жидкости может представлять собой, или может содержать, пористый или волокнистый материал, который поглощает или иным образом удерживает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с которым оно вводится в контакт, при этом обеспечивая возможность высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, путем испарения.
В контексте данного документа термин «хрупкая капсула» относится к капсуле, которая выполнена с возможностью вмещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, после ее разламывания или разрушения. Хрупкая капсула может быть выполнена из ломкого материала или содержать его, этот материал легко ломается пользователем для высвобождения содержания капсулы, представляющего собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Например, капсула может быть разломана под воздействием внешнего усилия, такого как нажатие пальцем.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Средство для удержания жидкости может иметь по существу цилиндрическую форму. Средство для удержания жидкости может быть по существу удлиненным. Средство для удержания жидкости может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10 процентов.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 25 мм до приблизительно 150 мм. В одном конкретном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 85 мм. В другом конкретном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 65 мм.
Горючий теплогенерирующий элемент может иметь длину от приблизительно 7 мм до приблизительно 20 мм, например, от 8 мм до 15 мм. В одном варианте осуществления средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 10 мм.
Средство для удержания жидкости может иметь длину в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 20 мм, например, от 8 мм до 15 мм. В одном варианте осуществления средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 10 мм.
Горючий теплогенерирующий элемент и средство для удержания жидкости имеют наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Наружный диаметр может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. В одном варианте осуществления наружный диаметр может составлять приблизительно 7,2 мм +/- 10%.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать множество компонентов, собранных или окруженных оберткой в форме стержня. Например, изделие может содержать горючий источник тепла, средство для удержания жидкости и мундштук, расположенный ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости.
Мундштук может быть расположен на конце, подносимом ко рту, изделия. Мундштук может содержать фильтр. Фильтр может быть выполнен из одного или нескольких подходящих фильтрующих материалов. Многие такие фильтрующие материалы известны из уровня техники. В одном варианте осуществления мундштук может содержать фильтр, выполненный из ацетилцеллюлозного волокна.
Мундштук предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Мундштук может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления мундштук имеет наружный диаметр 7,2 миллиметра +/- 10%.
Мундштук может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров. Например, мундштук может иметь длину от приблизительно 7 мм до приблизительно 12 мм.
Изделие может содержать пористый или воздухопроницаемый штранг, расположенный между средством для удержания жидкости и горючим источником тепла. Такой штранг может способствовать удержанию жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в изделии. Штранг может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления штранг имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10%.
Штранг может иметь длину от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. Например, мундштук может иметь длину от приблизительно 3 мм до приблизительно 5 мм.
Изделие может содержать секцию, образующую аэрозоль, или секцию, охлаждающую аэрозоль. Множество компонентов могут быть выровнены по оси и собраны в обертке. Обертка может представлять собой традиционную сигаретную бумагу. Обертка может представлять собой полимерную пленку или бумагу с покрытием.
Средство для удержания жидкости предпочтительно содержит поглощающий материал, например, поглощающий полимерный материал. Примеры подходящих материалов для удержания жидкости включают волокнистые полимеры и пористые полимеры, такие как пеноматериалы с открытыми порами. Средство для удержания жидкости может содержать волокнистую ацетилцеллюлозу или волокнистый целлюлозный полимер. Средство для удержания жидкости может содержать пористый полипропиленовый материал. Подходящие материалы, способные удерживать жидкость, известны специалисту в данной области техники.
Средство для удержания жидкости или расположено в пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, или образует по меньшей мере часть пути потока воздуха, который проходит через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно одно или несколько отверстий, образованных в средстве для удержания жидкости, образуют часть пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, между дальним концом изделия и концом, подносимым ко рту, изделия.
Средство для удержания жидкости может быть в форме трубки, имеющей центральный просвет. В этом случае стенки трубки выполнены из подходящего материала для удержания жидкости или содержат его.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находящийся в хрупкой капсуле. Хрупкая капсула предпочтительно имеет сфероидальную форму, например, сферическую или овальную форму, имеющую максимальный размер в диапазоне от 2 мм до 8 мм, например, от 4 мм до 6 мм. Хрупкая капсула может иметь объем в диапазоне от 20 до 300 микролитров, например, от 30 до 200 микролитров. Такой диапазон может обеспечивать возможность выполнения пользователем от 10 до 150 затяжек аэрозоля.
Предпочтительно, чтобы средство для удержания жидкости было способно поглощать от 105% до 110% от общего объема жидкости, находящегося в хрупкой капсуле. Это способствует предотвращению утечки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из изделия после разламывания хрупкой капсулы для высвобождения ее содержимого. Предпочтительно, чтобы средство для удержания жидкости было насыщено в диапазоне от 90% до 95% после высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из хрупкой капсулы.
Хрупкая капсула может иметь ломкую оболочку, или она может иметь такую форму, которая способствует разрушению при воздействии внешнего усилия. Хрупкая капсула может быть выполнена таким образом, что она разрушается при приложении внешнего усилия. Например, хрупкие капсулы могут быть выполнены с возможностью разрушения при характерном заданном внешнем усилии, тем самым высвобождая жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Хрупкая капсула может быть выполнена с ослабленной или ломкой частью в ее оболочке, чтобы упростить разрушение. Хрупкая капсула может быть выполнена с возможностью вхождения в контакт с прокалывающим элементом для разламывания капсулы и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно хрупкая капсула имеет сопротивление разлому в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2,5 килограмм-сила (кгс), например, от 1,0 до 2,0 кгс.
Оболочка хрупкой капсулы может содержать подходящий полимерный материал, например, материал на основе желатина. Оболочка капсулы может содержать целлюлозный материал или крахмальный материал.
Хрупкая капсула может быть расположена рядом со средством для удержания жидкости в изделии таким образом, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, выделяющийся из хрупкой капсулы, может контактировать со средством для удержания жидкости и удерживаться им. Хрупкая капсула может быть расположена в средстве для удержания жидкости. Например, средство для удержания жидкости может иметь форму трубки, имеющей просвет, и хрупкая капсула, содержащая жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть расположена в просвете трубки.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать секцию, генерирующую аэрозоль, расположенную ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. При использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, испаряется и летучие компоненты субстрата втягиваются вниз по потоку относительно средства для удержания жидкости. Летучие компоненты затем охлаждаются в секции, образующей аэрозоль, с образованием вдыхаемого аэрозоля. Секция, образующая аэрозоль, может быть образована пространством в изделии, или просветом трубки в изделии. Секция, образующая аэрозоль, может содержать элемент, охлаждающий аэрозоль, например, элемент, охлаждающий аэрозоль, содержащий собранный лист из полимерного материала.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может иметь общую площадь поверхности от приблизительно 300 квадратных миллиметров на миллиметр длины до приблизительно 1000 квадратных миллиметров на миллиметр длины. В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, имеет общую площадь поверхности приблизительно 500 квадратных миллиметров на миллиметр длины.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно оказывает малое сопротивление прохождению воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно, элемент, охлаждающий аэрозоль, по существу не влияет на сопротивление втягиванию изделия, генерирующего аэрозоль.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать множество каналов, проходящих в продольном направлении. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы листовым материалом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования каналов. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы одним листом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов. В качестве альтернативы множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы несколькими листами, которые были обработаны одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов.
В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из металлической фольги, полимерного материала и по существу непористой бумаги или картона. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), полимолочной кислоты (PLA), ацетилцеллюлозы (CA) и алюминиевой фольги.
В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из биоразлагаемого материала. Например, собранный лист из непористой бумаги или собранный лист из биоразлагаемого полимерного материала, такого как полимолочная кислота или марка Mater-Bi (имеющееся на рынке семейство сополиэфиров на основе крахмала). В особенно предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из полимолочной кислоты.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть выполнен из собранного листа из материала с удельной площадью поверхности от приблизительно 10 квадратных миллиметров на миллиграмм до приблизительно 100 квадратных миллиметров на миллиграмм веса. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть образован из собранного листа материала, имеющего удельную площадь поверхности приблизительно 35 мм2/мг.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит воду. Предпочтительно, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, также содержит вещество для образования аэрозоля, такое как пропиленгликоль или глицерин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит ароматизатор. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать активный ингредиент, такой как никотин. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет содержание воды от 10 до 25 весовых процентов, например, от 12 до 20 весовых процентов. Вода необходима для образования подходящего вдыхаемого аэрозоля. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать раствор никотина. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.
В контексте данного документа термин «вещество для образования аэрозоля» означает любое подходящее известное соединение или смесь из соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля по существу устойчиво к термическому разложению при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, 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. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
В предпочтительном нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль, путь потока воздуха проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. Путь потока воздуха включает точку, в которой воздух поступает в изделие, генерирующее аэрозоль, точку, в которой воздух проходит над средством для удержания жидкости, и точку, в которой воздух выходит из конца, подносимого ко рту, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, и попадает в рот пользователя. В предпочтительном изделии изделие, генерирующее аэрозоль, предназначено для нагрева воздуха в точке между входом в изделие, генерирующее аэрозоль, и прохождением над средством удержания жидкости. Это позволяет нагретому воздуху испарять жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый средством для удержания жидкости. Нагревание воздуха может осуществляться нагревателем, таким как нагревательная катушка, которая расположена на пути для потока воздуха и предназначена для непосредственного нагревания воздуха перед прохождением воздуха по средству для удержания жидкости.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, также может содержать устройство для рассеивания тепла. Устройство для рассеивания тепла может быть расположено в пути потока воздуха изделия. Устройство для рассеивания тепла может находиться в тепловом контакте с горючим теплогенерирующим элементом. Устройство для рассеивания тепла может быть расположено между горючим теплогенерирующим элементом и средством для удержания жидкости.
Устройство для рассеивания тепла может содержать воздухопроницаемый аккумулятор тепла или устройство для рассеивания тепла, которое расположено в пути потока воздуха для нагрева воздуха. Термин «устройство для рассеивания тепла» используется ниже. Устройство для рассеивания тепла может взаимодействовать с нагревателем и принимать тепловую энергию. Тепловая энергия затем передается воздуху, проходящему через устройство для рассеивания тепла. Устройство для рассеивания тепла предпочтительно представляет собой компонент, имеющий большую площадь поверхности и высокую пористость. Воздух должен иметь возможность протекать через устройство для рассеивания тепла, не испытывая значительного падения давления. Примеры подходящих устройств для рассеивания тепла могут представлять собой компонент из пористого металлического пеноматериала или пористого керамического пеноматериала, расположенный как в тепловом контакте с нагревателем, так и на пути для потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
Устройство для рассеивания тепла может содержать негорючую пористую основную часть для поглощения тепла от горючего теплогенерирующего элемента таким образом, что при использовании воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца к концу, подносимому ко рту, нагревается теплом, поглощенным пористой основной частью.
В контексте данного документа термин «пористый» охватывает материалы, которые по своей природе являются пористыми, а также по сути непористые материалы, которые были сделаны пористыми или проницаемыми за счет обеспечения их множеством отверстий. Пористая основная часть может быть образована из штранга из пористого материала, например, керамического или металлического пеноматериала. Альтернативно пористая основная часть может быть образована из множества твердых элементов, между которыми предусмотрено множество отверстий. Например, пористая основная часть может содержать пучок волокон или сетку из взаимно соединенных нитей. Пористый материал может иметь поры такого размера, которого достаточно, чтобы воздух мог втягиваться через пористую основную часть через поры. Например, поры в пористой основной части могут иметь средний поперечный размер менее чем приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно менее чем приблизительно 1,0 мм, наиболее предпочтительно менее чем приблизительно 0,5 мм. Альтернативно или дополнительно поры могут иметь средний поперечный размер больше чем приблизительно 0,01 мм. Например, поры могут иметь средний поперечный размер в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 1,0 мм и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,5 мм.
В контексте данного документа термин «поры» подразумевает те зоны пористого изделия, в которых материал отсутствует. Например, поперечный участок пористой основной части будет содержать части материала, образующего основную часть, и части, являющиеся пустотами между частями материала.
Средний поперечный размер пор рассчитывается путем вычисления среднего значения из наименьших значений поперечного размера каждой из пор. Размеры пор могут быть по существу постоянными вдоль длины пористой основной части. Альтернативно размеры пор могут варьироваться вдоль длины пористой основной части.
В контексте данного документа, термин «поперечный размер» означает размер, направление которого по существу перпендикулярно продольному направлению нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
Распределение пористости пористой основной части может быть по существу равномерным. То есть поры в пористой основной части могут быть распределены по существу равномерно по поперечному участку пористой основной части. Распределение пористости может отличаться по поперечному участку пористой основной части. То есть локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть больше локальной пористости в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Например, локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть на 5-80 процентов больше, чем локальная пористость в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Это может обеспечить поток воздуха через пористую основную часть следующим образом
В контексте данного документа термин «поперечный участок» относится к области пористой основной части, которая находится в плоскости, как правило, перпендикулярной продольному размеру пористой основной части. Например, пористая основная часть может представлять собой стержень, и поперечный участок может представлять собой поперечное сечение стержня на любом отрезке длины вдоль стержня, или поперечный участок может представлять собой торцевую поверхность стержня.
В контексте данного документа термин «пористость» относится к доле объема, занимаемой пустым пространством в пористом изделии. В данном документе термин «локальная пористость» относится к доле пор в подобластях пористой основной части.
При изменении распределения пористости поток воздуха через пористую основную часть может быть изменен необходимым образом, например, для обеспечения улучшенных свойств аэрозоля. Например, это распределение пористости может изменяться в соответствии с характеристиками потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль, или температурным профилем горючего теплогенерирующего элемента.
В некоторых примерах локальная пористость может уменьшаться к центральной части пористой основной части. При такой компоновке поток воздуха через центральную часть пористой основной части уменьшается относительно периферии пористой основной части. Это может иметь преимущества в зависимости от температурного профиля горючего теплогенерирующего элемента или характеристик потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль.
В других примерах локальная пористость может увеличиваться к центральной части пористой основной части. Эта компоновка может обеспечить повышенный поток воздуха через центр пористой основной части и может иметь преимущества в зависимости от температурного профиля теплогенерирующего элемента или характеристик потока воздуха изделия, генерирующего аэрозоль.
Поскольку пористые основные части имеют высокое отношение площади поверхности к объему, устройство для рассеивания тепла может обеспечивать быстрое и эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. Это может обеспечивать однородное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла.
В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет отношение площади поверхности к объему, составляющее по меньшей мере 20:1, предпочтительно по меньшей мере 100:1, более предпочтительно по меньшей мере 500:1. Это обеспечивает преимущества, состоящие в том, что это может обеспечить компактное устройство для рассеивания тепла и особо эффективную передачу тепловой энергии от горючего теплогенерирующего элемента воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Это может привести к более быстрому и однородному нагреванию воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла по сравнению с пористыми основными частями, имеющими более низкие отношения площади поверхности к объему.
В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет высокую удельную площадь поверхности. Она представляет собой меру общей площади поверхности основной части на единицу массы. Это обеспечивает преимущества, состоящие в том, что это может обеспечить легкое устройство для рассеивания тепла с большой площадью поверхности для эффективной передачи тепловой энергии от горючего теплогенерирующего элемента воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Например, пористая основная часть может иметь удельную площадь поверхности не менее 0,01 м2 на грамм, предпочтительно не менее 0,05 м2 на грамм, более предпочтительно не менее 0,1 м2 на грамм, наиболее предпочтительно не менее 0,5 м2 на грамм.
Пористая основная часть предпочтительно имеет пористость открытых пор в диапазоне от приблизительно 60 процентов до приблизительно 90 процентов объема пустот к объему материала.
В некоторых вариантах осуществления пористая основная часть имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть пористая основная часть может оказывать низкое сопротивление прохождению воздуха через устройство для рассеивания тепла. В таких примерах пористая основная часть по существу не влияет на сопротивление втягиванию изделия, генерирующего аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления сопротивление втягиванию (RTD) пористой основной части находится в диапазоне от 10 до 130 мм водяного столба, предпочтительно от 40 до 100 мм водяного столба. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002 с блокированием какой-либо вентиляции.
Пористая основная часть может быть выполнена из материала, аккумулирующего тепло.
В контексте данного документа термин «материал, аккумулирующий тепло» относится к материалу, имеющему высокую теплоемкость. При такой компоновке пористая основная часть может служить тепловым аккумулятором, позволяющим устройству для рассеивания тепла поглощать и аккумулировать тепло из теплогенерирующего элемента и впоследствии выделять тепло с течением времени субстрату, образующему аэрозоль, посредством воздуха, втягиваемого через пористую основную часть.
Если пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего удельную теплоемкость по меньшей мере 0,5 Дж/г⋅К, предпочтительно по меньшей мере 0,7 Дж/г⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 0,8 Дж/г⋅К при температуре 25 градусов Цельсия и постоянном давлении. Поскольку удельная теплоемкость материала фактически представляет собой меру способности материала аккумулировать тепловую энергию, выполнение пористой основной части из материала, имеющего высокую теплоемкость, может позволить пористой основной части служить в качестве большого теплового аккумулятора для нагревания воздуха, втягиваемого через устройство для рассеивания тепла, без существенного увеличения веса изделия, генерирующего аэрозоль.
Пористая основная часть может быть выполнена из любого подходящего материала или материалов. Если пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, то подходящие материалы включают, без ограничения, стекловолокно, стеклянный мат, керамику, диоксид кремния, оксид алюминия, углерод и минералы, или любую их комбинацию.
Материал, аккумулирующий тепло, может быть теплоизоляционным. В контексте данного документа термин «теплоизоляционный» относится к материалу, имеющему теплопроводность менее 100 Вт/м⋅К, предпочтительно менее 40 Вт/м⋅К или менее 10 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. В результате этого устройство для рассеивания тепла может иметь более высокую тепловую инерцию относительно теплопроводных устройств для рассеивания тепла в целях уменьшения изменений температуры воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, вызванных колебаниями температуры в горючем теплогенерирующем элементе. В результате этого можно получить более однородные свойства аэрозоля.
Пористая основная часть может быть теплопроводной. В контексте данного документа термин «теплопроводный» относится к материалу, имеющему теплопроводность по меньшей мере 10 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. Если пористая основная часть является теплопроводной, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К и наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%.
Предпочтительно, это может уменьшить тепловую инерцию устройства для рассеивания тепла и обеспечить быстрое регулирование температуры устройства для рассеивания тепла в зависимости от изменений в температуре горючего теплогенерирующего элемента. Кроме того, при высокой теплопроводности будет выше термостойкость через пористую основную часть. Это может позволить температуре частей пористой основной части, которые удалены от горючего теплогенерирующего элемента при использовании, поддерживаться на аналогично высоком уровне с температурой частей пористой основной части, которые находятся ближе всего к горючему теплогенерирующему элементу при использовании. Это может обеспечивать особенно эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть.
Если пористая основная часть является теплопроводной, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К, наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%.
Если пористая основная часть является теплопроводной, подходящие теплопроводные материалы включают, без ограничения, алюминий, медь, цинк, сталь, серебро, теплопроводные полимеры или любую их комбинацию или сплав.
В некоторых вариантах осуществления пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, который также является теплопроводным, такого как алюминий.
Устройство для рассеивания тепла может нагреваться посредством горючего теплогенерирующего элемента и нагревать воздух, который проходит через элемент устройства для рассеивания тепла. Нагретый воздух затем может обеспечивать испарение субстрата, образующего аэрозоль, нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, расположенного ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Таким образом, способ, согласно которому изделие, генерирующее аэрозоль, нагревает субстрат, образующий аэрозоль, может быть изменен с преимущественно непосредственного контакта с горючим теплогенерирующим элементом на опосредованный нагрев посредством нагрева воздуха.
Устройство для рассеивания воздуха может иметь длину от приблизительно 7 мм до приблизительно 20 мм, например, от 8 мм до 15 мм. В одном варианте осуществления изобретения устройство для рассеивания тепла может иметь длину приблизительно 10 мм.
Устройство для рассеивания тепла предпочтительно имеет наружный диаметр, приблизительно равный наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Устройство для рассеивания тепла может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для рассеивания тепла имеет наружный диаметр 7,2 миллиметра +/- 10%.
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство для рассеивания тепла может содержать основную часть твердого субстрата, образующего аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, и материал, не содержащий табака.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или несколько из порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или несколько из травяного листа, табачного листа, табачных жилок, взорванного табака и гомогенизированного табака.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, которые высвобождаются при нагревании твердого субстрата, образующего аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может также содержать одну или несколько капсул, которые, например, включают дополнительные летучие вкусоароматические соединения, содержащие или не содержащие табака, и такие капсулы могут таять во время нагрева твердого субстрата, образующего аэрозоль.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. В контексте настоящего документа термин «гомогенизированный табачный материал» относится к материалу, образованному посредством агломерации дисперсного табака.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий одну или несколько из множества разнесенных выемок, выступов и перфорационных отверстий. Использование текстурированного листа гомогенизированного табачного материала может облегчить сборку листа гомогенизированного табачного материала для образования твердого субстрата, образующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «лист» обозначает слоистый элемент, имеющий ширину и длину, по существу превышающие толщину. В контексте данного документа термин «собранный» используется для описания листа, который свернут, согнут или иным образом сжат или сужен по существу перпендикулярно продольной оси твердого субстрата, образующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «текстурированный лист» означает лист, который был гофрирован, выполнен конгревным тиснением, выполнен блинтовым тиснением, перфорирован или иным образом деформирован.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» означает лист, имеющий множество главным образом параллельных складок или гофров. Предпочтительно главным образом параллельные складки или гофры расположены вдоль или параллельно продольной оси твердого субстрата, образующего аэрозоль. Это может облегчить сборку гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для образования твердого субстрата, образующего аэрозоль. Однако следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в твердый субстрат, образующий аэрозоль, могут альтернативно или дополнительно иметь множество главным образом параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси твердого субстрата, образующего аэрозоль.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нагрет посредством горючего теплогенерирующего элемента и нагревать воздух, проходящий через твердый субстрат, образующий аэрозоль. Летучие соединения нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль, также могут испаряться. Впоследствии нагретый воздух и пар могут нагревать и испарять жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в средстве для удержания жидкости, расположенном ниже по потоку относительно твердого субстрата, образующего аэрозоль. В результате этого может генерироваться аэрозоль, который по вкусовым ощущениям более предпочтителен, чем аэрозоль, полученный только из жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть окружен фицеллой фильтра.
Горючий теплогенерирующий элемент может представлять собой углеродсодержащий теплогенерирующий элемент. В контексте данного документа термин «углеродсодержащий» используется для описания горючего теплогенерирующего элемента, содержащего углерод. Предпочтительно горючие углеродсодержащие теплогенерирующие элементы для применения в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно изобретению имеют содержание углерода по меньшей мере приблизительно 35 процентов, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 40 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 45 процентов в пересчете на сухой вес 30 горючего теплогенерирующего элемента.
Согласно настоящему изобретению горючий теплогенерирующий элемент может представлять собой горючий теплогенерирующий элемент на основе углерода. В контексте данного документа термин «теплогенерирующий элемент на основе углерода» используется для описания горючего теплогенерирующего элемента, состоящего главным образом из углерода.
Горючие углеродные теплогенерирующие элементы для применения в изделиях, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут иметь содержание углерода по меньшей мере приблизительно 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 60 процентов, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 70 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80 процентов в пересчете на сухой вес горючего теплогенерирующего элемента на основе углерода.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению может содержать один или несколько путей потока воздуха, по которым воздух может втягиваться через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем. В контексте данного документа, термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются для описания относительных направлений и положений компонентов нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, относительно направления потока воздуха через один или несколько путей потока воздуха, когда пользователь осуществляет затяжку на нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль.
Горючий теплогенерирующий элемент может быть изолирован от одного или нескольких путей потока воздуха таким образом, что при использовании воздух, втягиваемый через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или нескольких путей потока воздуха, не вступает в непосредственный контакт с горючим теплогенерирующим элементом.
Изолирование горючего теплогенерирующего элемента от одного или нескольких путей потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, может по существу предотвращать или препятствовать активации горения горючего теплогенерирующего элемента при затяжке пользователем. Это может по существу предотвращать или препятствовать появлению скачков температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления пользователем затяжки на нагреваемом изделии, генерирующем аэрозоль. Это может по существу предотвращать или препятствовать горению или пиролизу субстрата, образующего аэрозоль, при интенсивных режимах осуществления затяжек. Это может по существу предотвращать или препятствовать изменениям состава аэрозоля, генерируемого нагреваемым изделием, генерирующим аэрозоль, вследствие режима осуществления затяжек пользователем.
Изолирование горючего теплогенерирующего элемента от одного или нескольких путей потока воздуха может также по существу предотвращать или препятствовать попаданию продуктов горения и распада и других материалов, образующихся во время воспламенения и горения горючего теплогенерирующего элемента, в воздух, втягиваемый через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или нескольких путей потока воздуха.
Изолированный горючий теплогенерирующий элемент может содержать сплошной горючий теплогенерирующий элемент. В контексте данного документа термин «сплошной» используется для описания горючего теплогенерирующего элемента, в котором воздух, втягиваемый через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем, не проходит через канал для потока воздуха вдоль горючего теплогенерирующего элемента. В связи с этим, передача тепла между сплошным горючим теплогенерирующим элементом и субстратом, образующим аэрозоль, осуществляется в основном за счет кондуктивного теплообмена.
За счет того, что через горючий теплогенерирующий элемент не проходят каналы для потока воздуха, конвективный теплообмен между горючим теплогенерирующим элементом и субстратом, образующим аэрозоль, уменьшается или сводится к минимуму. За счет снижения конвективного теплообмена между горючим теплогенерирующим элементом и субстратом, образующим аэрозоль, можно по существу предотвращать или препятствовать появлению скачков температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления пользователем затяжки. Это может по существу предотвращать или препятствовать горению или пиролизу субстрата, образующего аэрозоль, при интенсивных режимах осуществления затяжек. Это может по существу предотвращать или препятствовать изменениям состава аэрозоля, генерируемого нагреваемым изделием, генерирующим аэрозоль, вследствие режима осуществления затяжек пользователем. Это также может по существу предотвращать или препятствовать попаданию продуктов горения и распада и других материалов, образующихся при воспламенении и горении горючего теплогенерирующего элемента, в воздух, втягиваемый через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, вдоль одного или нескольких проходов для потока воздуха.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать одно или несколько впускных отверстий для воздуха между ближним концом горючего теплогенерирующего элемента и ближним концом нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Одно или несколько впускных отверстий для воздуха могут быть расположены таким образом, что воздух может втягиваться в один или несколько путей потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, через одно или несколько впускных отверстий для воздуха без втягивания воздуха через горючий теплогенерирующий элемент. Это может по существу предотвращать или препятствовать появлению скачков температуры субстрата, образующего аэрозоль, во время осуществления затяжек пользователем.
Одно или несколько впускных отверстий для воздуха может содержать подходящее впускное отверстие для воздуха, через которое воздух может втягиваться в нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. Например, подходящие впускные отверстия для воздуха включают отверстия, прорези, щели или иные отверстия. Количество, форма, размер и расположение впускных отверстий для воздуха могут быть надлежащим образом отрегулированы для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля.
Одно или несколько впускных отверстий для воздуха могут быть расположены в любом месте между ближним концом горючего теплогенерирующего элемента и ближним концом нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Одно или несколько впускных отверстий для воздуха могут быть расположены на жидком субстрате, образующем аэрозоль. Одно или несколько впускных отверстий для воздуха могут быть расположены на устройстве для рассеивания тепла. Одно или несколько впускных отверстий для воздуха могут быть расположены между дальним концом субстрата, образующего аэрозоль, и ближним концом субстрата, образующего аэрозоль. Одно или несколько отверстий могут представлять собой прорези, щели или другие подходящие отверстия, через которые воздух может втягиваться в нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль. Количество, форма, размер и расположение отверстий могут быть надлежащим образом отрегулированы для обеспечения хороших характеристик генерирования аэрозоля.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать негорючую, по существу воздухонепроницаемую первую перегородку между горючим теплогенерирующим элементом и субстратом, образующим аэрозоль. Первая перегородка может способствовать изолированию горючего теплогенерирующего элемента от одного или нескольких путей потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «негорючий» используется для описания перегородки, которая является по существу негорючей при температурах, достигаемых горючим теплогенерирующим элементом во время его горения или воспламенения. В контексте данного документа термин «воздухонепроницаемый» используется для описания перегородки, которая по существу предотвращает или препятствует прохождению через него воздуха.
Первая перегородка может примыкать к ближнему концу горючего теплогенерирующего элемента и/или дальнему концу компонента, расположенного рядом с горючим источником тепла. Первая перегородка может примыкать или быть иным образом прикреплена к ближнему концу горючего теплогенерирующего элемента и/или дальнему концу прилегающего компонента. Первая перегородка может примыкать к дальнему концу средства для удержания жидкости. Первая перегородка может примыкать к дальнему концу устройства для рассеивания тепла.
Первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, расположенное на ближней поверхности горючего теплогенерирующего элемента. В таких вариантах осуществления изобретения первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, расположенное по меньшей мере по существу на всей ближней поверхности горючего теплогенерирующего элемента. Первая перегородка может содержать первое барьерное покрытие, расположенное на всей ближней поверхности горючего теплогенерирующего элемента. Первое барьерное покрытие может быть выполнено и нанесено на ближнюю поверхность горючего теплогенерирующего элемента любым подходящим способом, таким как способы, описанные в документе WO-A1-2013120855.
В зависимости от желаемых характеристик и свойств нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, первая перегородка может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность. В определенных вариантах осуществления первая перегородка может иметь теплопроводность, составляющую от приблизительно 0,1 Вт/м⋅K до приблизительно 200 Вт/м⋅K.
Первая перегородка может быть выполнена из одного или нескольких подходящих материалов, которые по существу термоустойчивы и являются негорючими при температурах, достигаемых горючим теплогенерирующим элементом во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны из уровня техники и включают, помимо прочего, глины (например, такие, как бентонит и каолинит), стекла, минералы, керамические материалы, смолы, металлы и их комбинации. Материалы, из которых может быть выполнена первая перегородка, включают глины и стекла. Другие материалы, из которых может быть образована первая перегородка, включают медь, алюминий, нержавеющую сталь, сплавы, оксид алюминия (Al2O3), смолы и минеральные виды клея.
В случаях, когда первая перегородка содержит металл или сплав, такие как медь, алюминий, нержавеющая сталь, первое барьерное покрытие может преимущественно выступать в качестве элемента тепловой связи между горючим теплогенерирующим элементом и прилегающим компонентом. Это может улучшить кондуктивную теплопередачу от горючего теплогенерирующего элемента жидкому субстрату, образующему аэрозоль. Это может улучшить кондуктивную теплопередачу от горючего теплогенерирующего элемента устройству для рассеивания тепла.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать один или несколько каналов для потока воздуха. Один или несколько каналов для потока воздуха могут быть расположены по длине горючего теплогенерирующего элемента. Один или несколько путей потока воздуха могут образовывать часть одного или нескольких путей потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Иначе говоря, горючий теплогенерирующий элемент может представлять собой несплошной горючий теплогенерирующий элемент. В контексте данного документа термин «несплошной» используется для описания горючего теплогенерирующего элемента, в котором воздух, втягиваемый через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для вдыхания пользователем проходит через один или несколько каналов для потока воздуха вдоль горючего теплогенерирующего элемента. Это может способствовать конвективному теплообмену между несплошным горючим теплогенерирующим элементом и жидким субстратом, образующим аэрозоль.
В случаях, когда горючий теплогенерирующий элемент содержит один или несколько каналов для потока воздуха, нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать негорючую, по существу воздухонепроницаемую вторую перегородку между горючим теплогенерирующим элементом и одним или несколькими каналами для потока воздуха горючего теплогенерирующего элемента. Вторая перегородка может обеспечить изолирование горючего теплогенерирующего элемента от одного или нескольких путей потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль. Вторая перегородка может по существу предотвращать или препятствовать попаданию продуктов горения и распада, образующихся во время воспламенения и горения горючего теплогенерирующего элемента изделий, генерирующих аэрозоль, в воздух, втягиваемый ниже по потоку вдоль одного или нескольких каналов для потока воздуха.
Вторая перегородка может быть приклеена или иным образом прикреплена к горючему теплогенерирующему элементу. Вторая перегородка может содержать второе барьерное покрытие, расположенное на внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха. Вторая перегородка может содержать второе барьерное покрытие, расположенное на внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха. Второе барьерное покрытие может быть выполнено путем вставки вкладыша в один или более каналов для потока воздуха. Например, в случаях, когда один или несколько путей потока воздуха содержит один или несколько каналов потока воздуха, которые проходят через внутреннее пространство горючего теплогенерирующего элемента, в каждый из одного или нескольких каналов потока воздуха может быть вставлена негорючая, по существу воздухонепроницаемая полая трубка. В случаях, когда вторая перегородка содержит второе барьерное покрытие, расположенное на внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха, второе барьерное покрытие может быть нанесено на внутреннюю поверхность одного или нескольких каналов для потока воздуха любым подходящим способом, таким как способы, описанные в документах US A-5040551 и WO-A1-2013120855.
В зависимости от требуемых характеристик и свойств нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, вторая перегородка может иметь низкую теплопроводность или высокую теплопроводность.
Вторая перегородка может быть выполнена из одного или нескольких подходящих материалов, которые по существу термоустойчивы и являются негорючими при температурах, достигаемых горючим теплогенерирующим элементом во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны из уровня техники и включают, помимо прочего, например: глины; оксиды металлов, такие как оксид железа, глинозем, оксид титана, кремнезем, кремнезем-глинозем, диоксид циркония и оксид церия; цеолиты; фосфат циркония; и другие керамические материалы или их комбинации.
Материалы, из которых может быть выполнена вторая перегородка, включают глины, стекла, алюминий, оксид железа и их комбинации. При необходимости, в состав второй перегородки могут быть включены каталитические ингредиенты, такие как ингредиенты, способствующие окислению монооксида углерода до диоксида углерода. Подходящие каталитические ингредиенты включают, помимо прочего, например, платину, палладий, переходные металлы и их оксиды.
В случаях, когда изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат первую перегородку между расположенным ниже по потоку концом горючего теплогенерирующего элемента и расположенным выше по потоку концом субстрата, образующего аэрозоль, а также вторую перегородку между горючим теплогенерирующим элементом и одним или несколькими каналами для потока воздуха вдоль горючего теплогенерирующего элемента, то вторая перегородка может быть выполнена или из того же самого материала, что и первая перегородка, или из отличного материала.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать теплопроводный элемент, окружающий по меньшей мере ближнюю часть горючего теплогенерирующего элемента и по меньшей мере дальнюю часть компонента, прилегающего к горючему теплогенерирующему элементу. Теплопроводный элемент может способствовать теплопередаче от горючего теплогенерирующего элемента прилегающему компоненту. Теплопроводный элемент может окружать по меньшей мере дальнюю часть средства для удержания жидкости. Теплопроводный элемент может окружать по меньшей мере дальнюю часть устройства для рассеивания тепла.
Теплопроводный элемент может быть по существу устойчивым к горению. Подходящие теплопроводные элементы могут включать: обертки из металлической фольги или обертки из фольги из металлических сплавов. Обертки из металлической фольги могут включать: обертки из алюминиевой фольги, обертки из стальной фольги, обертки из железной фольги и обертки из медной фольги. Теплопроводный элемент может содержать алюминиевую трубку.
Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент, расположенный между горючим теплогенерирующим элементом и жидким субстратом, образующим аэрозоль. В случаях, когда нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, содержит устройство для рассеивания тепла, теплопроводный компонент может быть расположен между горючим теплогенерирующим элементом и устройством для рассеивания тепла. Теплопроводный компонент может представлять собой первую перегородку, описанную выше. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент и первую перегородку. Теплопроводный компонент может быть выполнен из материала, схожего с материалом теплопроводного элемента. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать теплопроводный компонент и теплопроводный элемент. Обеспечение по меньшей мере одного из теплопроводного элемента и теплопроводного компонента может способствовать кондуктивному теплообмену между горючим теплогенерирующим элементом и прилегающим компонентом.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 приведено схематическое изображение первого варианта осуществления нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, содержащего сплошной горючий теплогенерирующий элемент;
на фиг. 2 показано нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, изображенное на фиг. 1, причем хрупкая капсула разрушена; и
на фиг. 3 приведено схематическое изображение второго варианта осуществления нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению, содержащего устройство для рассеивания тепла в виде твердого субстрата, образующего аэрозоль.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение нагреваемого изделия 2, генерирующего аэрозоль, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Нагреваемое изделие 1, генерирующее аэрозоль, содержит горючий теплогенерирующий элемент 3, устройство 4 для рассеивания тепла, трубчатое средство 8 для удержания жидкости, цилиндрическую секцию, генерирующую аэрозоль, с элементом 13, охлаждающим аэрозоль, и перемещающий элемент 14 и фильтр 15 мундштука. Эти компоненты расположены коаксиально и окружены оберткой 16. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, имеет форму по существу цилиндрического стержня и имеет конец, подносимый ко рту, на фильтре 15 мундштука и дальний конец, противоположный концу, подносимому ко рту, на горючем теплогенерирующем элементе 3. Общая длина изделия 10 составляет 73 мм, и его наружный диаметр составляет 7,2 мм.
Трубчатое средство 8 для удержания жидкости содержит полость 9, а хрупкая капсула 10 расположена в полости 9 трубчатого средства 8 для удержания жидкости. Хрупкая капсула 10 содержит наружную оболочку 11, содержащую жидкий субстрат 12, образующий аэрозоль.
Горючий теплогенерирующий элемент 3 содержит по существу круглую цилиндрическую основную часть из углеродсодержащего материала длиной приблизительно 10 миллиметров. Горючий теплогенерирующий элемент 3 представляет собой сплошной горючий теплогенерирующий элемент. Иначе говоря, горючий теплогенерирующий элемент 3 не содержит каких-либо воздушных каналов, проходящих через него.
Нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль, также содержит устройство 4 для рассеивания тепла. Устройство 4 для рассеивания тепла представляет собой по существу цилиндрический элемент, выполненный из стекловолокна. Устройство для рассеивания тепла может быть выполнено из других пористых материалов, таких как керамические волокна, керамические пеноматериалы или спеченные металлы. Устройство 4 для рассеивания тепла расположено между горючим теплогенерирующим элементом 3 и средством 8 для удержания жидкости. Устройство 4 для рассеивания тепла находится в тепловом контакте с горючим теплогенерирующим элементом 3.
Негорючая, по существу воздухонепроницаемая первая перегородка 6 расположена между ближним концом горючего теплогенерирующего элемента 3 и дальним концом устройства 4 для рассеивания тепла. Первая перегородка 6 содержит диск из алюминиевой фольги. Первая перегородка 6 также образует теплопроводный компонент между горючим теплогенерирующим элементом 3 и устройством 4 для рассеивания тепла для передачи тепла от ближней поверхности горючего теплогенерирующего элемента 3 к дальней поверхности устройства 4 для рассеивания тепла.
Теплопроводный элемент 7 окружает ближнюю часть горючего теплогенерирующего элемента 3 и дальнюю часть устройства 4 для рассеивания тепла. Теплопроводный элемент 7 содержит трубку из алюминиевой фольги. Теплопроводный элемент 7 находится в непосредственном контакте с ближней частью горючего теплогенерирующего элемента 3 и устройством 4 для рассеивания тепла.
Нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль, также содержит средство 8 для удержания жидкости, расположенное на ближнем конце устройства 4 для рассеивания тепла. Средство 8 для удержания жидкости содержит цилиндрическую полую трубку с открытым концом, выполненную из материала с высокой удерживающей способностью, такого как волокна PET. Средство 8 для удержания жидкости имеет центральную полость 9, проходящую по центру через средство 8 для удержания жидкости и расположенную на одной линии с продольной осью нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
Трубчатое средство 8 для удержания жидкости имеет длину 8 мм и выполнено из волокнистого ацетилцеллюлозного материала. Средство 8 для удержания жидкости обладает способностью поглощать 35 микролитров жидкости. Полость 9 трубчатого средства 8 для удержания жидкости обеспечивает путь потока воздуха через средство для удержания жидкости, а также служит для размещения хрупкой капсулы 10. Материал средства для удержания жидкости может быть любым другим подходящим волокнистым или пористым материалом.
Хрупкая капсула 10 имеет форму овального сфероида, причем наибольший размер овала выровнен с осью полости. Овально-сфероидная форма капсулы 10 может означать, что ее легче сломать, чем если бы капсула имела круглую сферическую форму, но могут использоваться и другие формы капсулы. Капсула имеет наружную оболочку 11, содержащую полимерный материал на основе желатина, окружающий жидкий субстрат, образующий аэрозоль.
Жидкий субстрат 12, образующий аэрозоль, содержит пропиленгликоль, экстракт никотина и 20 весовых процентов воды. Необязательно может быть добавлен широкий ряд ароматизаторов. Широкий ряд веществ для образования аэрозоля может быть использован в качестве альтернативы или в дополнение к пропиленгликолю. Капсула 10 имеет длинную ось длиной приблизительно 4 мм и содержит объем приблизительно 33 микролитра жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
2
2
2
2
Элемент 13, охлаждающий аэрозоль, содержит гофрированный и собранный лист полимерного материала. Лист полимерного материала не плотно сжат и элемент, охлаждающий аэрозоль, не вызывает существенного падения давления в воздухе, проходящем через секцию. Элемент, охлаждающий аэрозоль, имеет длину приблизительно 18 мм, наружный диаметр приблизительно 7,12 мм и внутренний диаметр приблизительно 6,9 мм. В одном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, выполнен из листа из полимолочной кислоты, имеющего толщину 50 мм ± 2 мм. Лист из полимолочной кислоты гофрирован и собран с образованием множества каналов, которые проходят вдоль длины элемента, охлаждающего аэрозоль. Общая площадь поверхности элемента, охлаждающего аэрозоль, составляет от 8000 мм до 9000 мм, что соответствует приблизительно 500 мм на мм длины элемента, охлаждающего аэрозоль. Удельная площадь поверхности элемента, охлаждающего аэрозоль, составляет приблизительно 2,5 мм/мг, и он имеет пористость от 60% до 90% в продольном направлении. Полимолочная кислота поддерживается при температуре 160 градусов Цельсия или менее во время использования.
В данном документе пористость определяется как мера незаполненного пространства в стержне, содержащем материал, такой как элемент, охлаждающий аэрозоль. Например, если бы диаметр стержня был на 50% не заполнен элементом, охлаждающим аэрозоль, пористость составляла бы 50%. Подобным образом, стержень будет иметь пористость 100%, если внутренний диаметр был полностью не заполнен, и пористость 0%, если полностью заполнен. Пористость может быть вычислена с использованием известных способов.
Перемещающий элемент 14 содержит полую трубку из полимерного материала, имеющую длину приблизительно 18 мм, наружный диаметр приблизительно 7,12 мм и внутренний диаметр приблизительно 6,9 мм.
Секция, генерирующая аэрозоль, может не содержать одновременно и элемент, охлаждающий аэрозоль, и перемещающий элемент. Секция, генерирующая аэрозоль, может содержать либо элемент, охлаждающий аэрозоль, либо перемещающий элемент.
Фильтр 15 мундштука имеет длину 7 мм и выполнен из ацетилцеллюлозного волокна. Другие подходящие фильтры мундштука известны из уровня техники.
Обертка 16 представляет собой непористую обертку. Известными подходящими непористыми материалами, например, являются полимерные пленки или гидрофобная бумага. В некоторых вариантах осуществления может использоваться обычная сигаретная бумага.
Множество впускных отверстий 17 для воздуха расположено над устройством 4 для рассеивания воздуха вблизи теплопроводного элемента 7 для того, чтобы воздух окружающей среды втягивался в нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль. Впускные отверстия 17 для воздуха содержат множество перфорационных отверстий, проходящих через непроницаемый для жидкости слой 16.
Нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль, содержит путь потока воздуха, проходящий через множество впускных отверстий 17 для воздуха и фильтр 15 мундштука. Устройство 4 для рассеивания тепла расположено в пути потока воздуха нагреваемого изделия, генерирующего аэрозоль.
Когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке 15 нагреваемого изделия 2, генерирующего аэрозоль, воздух окружающей среды втягивается в нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль, через множество впускных отверстий 17 для воздуха. Воздух, втягиваемый в нагреваемое изделие 2, генерирующее аэрозоль, протекает через устройство 4 для рассеивания тепла в средство 8 для удержания жидкости и из средства 8 для удержания жидкости в охлаждающий элемент 13, разделительный элемент 14 и мундштук 15, где воздух подается пользователю для вдыхания.
В отношении варианта осуществления, показанного на фиг. 1, будет описан способ применения нагреваемого изделия 2, генерирующего аэрозоль.
Первый этап заключается в высвобождении жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из его хрупкой капсулы. Это достигается за счет сдавливания изделия в области капсулы между указательным и большим пальцами, чтобы приложить внешнее усилие для разрушения хрупкой капсулы. После разрушения жидкий субстрат, образующий аэрозоль, высвобождается на средство для удержания жидкости и быстро поглощается ним. Изделие таким образом подготовлено к использованию и готово к воспламенению горючего теплогенерирующего элемента, показанного на фиг. 2.
Пользователь обеспечивает воспламенение горючего теплогенерирующего элемента 3, подвергая горючий теплогенерирующий элемент 3 воздействию внешнего источника тепла, такого как зажигалка. Горючий теплогенерирующий элемент 3 начинает гореть и генерировать тепло. Тепло передается от горючего теплогенерирующего элемента 3 устройству 4 для рассеивания тепла путем проводимости через теплопроводный компонент 6 и теплопроводный элемент 7. Когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке 15, воздух окружающей среды втягивается в изделие 2, генерирующее аэрозоль, через впускные отверстия 17 для воздуха. Воздух, втягиваемый в изделие 2, генерирующее аэрозоль, втягивается непосредственно в устройство 4 для рассеивания тепла. По мере того, как воздух втягивается проксимально через устройство 4 для рассеивания тепла в средство 8 для удержания жидкости, воздух нагревается. Нагретый воздух нагревает средство 8 для удержания жидкости, нагревая жидкий субстрат 12, образующий аэрозоль, и летучие компоненты нагретого субстрата 12, образующего аэрозоль, испаряются и захватываются нагретым воздухом. Захваченный пар втягивается из средства 8 для удержания жидкости по направлению к мундштуку 15. Так как пар втягивается по направлению к мундштуку 15 через элемент 13, охлаждающий аэрозоль, и разделительный элемент 14, пар охлаждается с образованием аэрозоля. Аэрозоль втягивается в мундштук 15 и выходит из ближнего конца изделия 2 для его подачи пользователю для вдыхания.
Следует понимать, что по существу воздухонепроницаемая первая перегородка 6 препятствует втягиванию воздуха через горючий теплогенерирующий элемент 3 в устройство 4 для рассеивания тепла. В связи с этим, первая перегородка 6 по существу изолирует путь потока воздуха нагреваемого изделия 2, генерирующего аэрозоль, от горючего теплогенерирующего элемента 3.
На фиг. 3 показано нагреваемое изделие 102, генерирующее аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Нагреваемое изделие 102, генерирующее аэрозоль, идентично изделию 2, описанному в отношении фиг. 1, и отличается тем, что устройство 4 для рассеивания тепла из стекловолокна заменено цилиндрической основной частью твердого субстрата 104, образующего аэрозоль, обернутого в фицеллу 105 фильтра. Поток воздуха через изделие 102 также идентичен потоку воздуха через изделие 2, описанное в отношении фиг. 1, и отличается тем, что по мере того, как воздух втягивается проксимально через устройство 4 для рассеивания тепла в средство 8 для удержания жидкости и нагревается, летучие компоненты нагретого твердого субстрата 104, образующего аэрозоль, испаряются и захватываются нагретым воздухом.
Конкретные варианты осуществления изобретения, описанные выше, предназначены для иллюстрации изобретения. Однако могут быть также предложены другие варианты осуществления без выхода за рамки объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения, и следует понимать, что вышеописанные конкретные варианты осуществления не предназначены для ограничения.