КАРТРИДЖ ДЛЯ УСТРОЙСТВА, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ, С НЕПРОНИЦАЕМОЙ КАПСУЛОЙ
CARTRIDGE FOR AEROSOL GENERATING DEVICE WITH IMPERABLE CAPSULE

Настоящее изобретение относится к картриджу, выполненному с возможностью использования с устройством, генерирующим аэрозоль, а также системой, генерирующей аэрозоль.
Известным решением является изделие, генерирующее аэрозоль, которое работает от электричества. Может быть предусмотрен картридж для присоединения к устройству. Картридж может содержать источник жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, который удерживается в части для хранения жидкости, такой как капсула. Устройство дополнительно содержит нагревательный элемент для испарения субстрата, генерирующего аэрозоль. Традиционно капсула, содержащая жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, подает субстрат к нагревательному элементу посредством фитильного элемента. Для подачи субстрата из внутреннего пространства капсулы в фитильный элемент капсула содержит отверстие. Существует потенциальная возможность вытекания жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из этого отверстия до использования. Эта проблема особенно актуальна в процессе транспортировки. В процессе транспортировки могут повышаться температуры, что может привести к расширению жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, и воздуха, содержащихся в капсуле. Кроме того, давление окружающего атмосферного воздуха может понижаться, в частности, во время авиаперелетов, что также может привести к утечке жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы.
Было бы желательно иметь картридж, содержащий капсулу для удерживания субстрата, генерирующего аэрозоль, обеспечивающий предотвращение нежелательной утечки жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы.
Кроме того, было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, в котором предотвращается нежелательная утечка жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы картриджа, вставленного в устройство, генерирующее аэрозоль.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложен картридж для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. Картридж содержит непроницаемую капсулу, выполненную с возможностью удерживания жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль. По меньшей мере часть капсулы выполнена в виде термоперфорируемой части. По меньшей мере часть капсулы предпочтительно выполнена в виде термостойкой части.
Обеспечение непроницаемой капсулы позволяет предотвратить утечку жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы до использования картриджа в устройстве, генерирующем аэрозоль. В частности, предотвращают утечку жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, во время транспортировки картриджа, например, морским или воздушным путем. Выполнение капсулы с термоперфорируемой частью может облегчить доступ к жидкому субстрату, генерирующему аэрозоль, путем перфорирования капсулы в перфорируемой части. Перфорация может обеспечивать сообщение по текучей среде между внутренним пространством капсулы, удерживающей жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, и пространством снаружи капсулы. Перфорация может быть выполнена в виде отверстия. Перфорация может включать одну или несколько перфораций.
Термин «термоперфорируемый» может включать термическую деградацию капсулы в перфорируемой части с созданием перфорации. Материал капсулы в перфорируемой части может становиться хрупким при достижении заранее определенной температуры. Хрупкий материал может разрываться с обеспечением возможности высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления материал капсулы в перфорируемой части может характеризоваться температурой плавления и плавиться при превышении заданной температуры. Плавление материала может обеспечивать высвобождение жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащегося в капсуле.
Термин «термоперфорируемый» также может включать механическое создание перфорации, такое как механический разрыв, механическое надрезание или механическое прокалывание капсулы в перфорируемой части.
Термин «термостойкая часть» относится к части, выполненной из материала, который может выдержать температуру, при которой термоперфорируемая часть разрушается или разрывается.
Создание перфорации в перфорируемой части будет описано более подробно ниже и может включать термическое создание перфорации, механическое создание перфорации или комбинацию термического и механического создания перфорации.
Термин «непроницаемый» указывает на то, что капсула является непроницаемой для текучей среды. Другими словами, никакая текучая среда не может выходить из внутреннего пространства капсулы наружу до создания перфорации.
В настоящем документе термин «субстрат, генерирующий аэрозоль» обозначает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться за счет нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, при нагреве. В альтернативном варианте осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль.
Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные вкусоароматические добавки. Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать никотин. Концентрация никотина в жидком субстрате, генерирующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%.
Капсула также может называться частью для хранения жидкости. Капсула может быть любого подходящего размера и любой формы. Например, капсула может быть по существу цилиндрической. Поперечное сечение капсулы может быть, например, по существу круглым, эллиптическим, квадратным или прямоугольным.
Капсула может содержать одну или более гибких стенок. Гибкие стенки могут быть выполнены с возможностью приспосабливаться к объему жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, хранящегося в капсуле. Гибкие стенки капсулы могут быть выполнены с возможностью дополнительно приспосабливаться к объему воздуха в капсуле. Капсула может содержать любой подходящий гибкий материал. Капсула может содержать прозрачную или светопроницаемую часть, так что жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, хранящийся в капсуле, может быть виден пользователю. Капсула может быть выполнена таким образом, что субстрат, генерирующий аэрозоль, хранящийся в капсуле, защищен от окружающего воздуха. Капсула может быть выполнена таким образом, что субстрат, генерирующий аэрозоль, хранящийся в капсуле, защищен от света. Это может уменьшить риск разложения субстрата и может поддерживать высокий уровень гигиены.
Картридж может содержать кожух. Корпус может содержать основание и одну или несколько боковых стенок, проходящих от основания. Основание и одна или несколько боковых стенок могут быть выполнены как единое целое. Основание и одна или несколько боковых стенок могут быть отдельными элементами, которые присоединены или прикреплены друг к другу. Корпус может представлять собой жесткий корпус. В контексте настоящего документа термин «жесткий корпус» означает корпус, который является самонесущим. Жесткий кожух картриджа может обеспечивать механическую опору для удерживания капсулы в картридже. Капсула может быть прикреплена к кожуху картриджа. Кожух картриджа может содержать отверстие для обеспечения доставки жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль. В отверстии кожуха может быть предусмотрен фитильный материал. Отверстие кожуха может быть выполнено в основании кожуха. Перфорируемая часть капсулы может быть выровнена с отверстием кожуха картриджа таким образом, что перфорация перфорируемой части капсулы обеспечивает доставку жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, изнутри капсулы через перфорируемую часть капсулы и через отверстие кожуха. Кожух картриджа может окружать капсулу, предотвращая механическое повреждение капсулы. Кожух картриджа может содержать впуск воздуха для предотвращения образования низкого давления внутри кожуха между капсулой и кожухом при доставке жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы через отверстие в кожухе картриджа.
В альтернативном варианте осуществления капсула может быть предусмотрена отдельно. В этом случае картридж предпочтительно представляет собой капсулу.
Перфорируемая часть капсулы может быть предусмотрена с одной стороны капсулы. Перфорируемая часть предпочтительно расположена на проксимальном конце капсулы. Перфорируемая часть может иметь размер, обеспечивающий доставку достаточного количества жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы после перфорирования перфорируемой части. Во время перфорирования перфорируемой части перфорируемая часть может быть частично перфорирована. В альтернативном варианте осуществления вся или по существу вся перфорируемая часть может быть перфорирована во время перфорирования. Перфорации могут быть достаточно маленькими, чтобы жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, не мог свободно вытекать из капсулы. Перфорации могут иметь размер, предпочтительно диаметр, такой, чтобы жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, втягивался в перфорации под действием капиллярной силы.
Термостойкая часть предпочтительно расположена напротив термоперфорируемой части. Термостойкая часть предпочтительно расположена на дистальном конце картриджа. Термостойкая часть предпочтительно расположена на дистальном конце картриджа и по меньшей мере частично или полностью покрывает боковые стенки картриджа. Термостойкая часть предпочтительно изготовлена из термостойкого материала. Термостойкая часть предпочтительно изготовлена из термостойкого материала, который выполнен с возможностью выдерживать температуру, при которой перфорируется термоперфорируемая часть. Термостойкая часть предпочтительно изготовлена из термостойкого материала, который выполнен с возможностью выдерживать рабочую температуру, которая воздействует на картридж в типичных условиях эксплуатации.
Благодаря термоперфорируемой части картридж выполнен с возможностью частичного перфорирования. Перфорирование термоперфорируемой части происходит при нагревании термоперфорируемой части до температуры, превышающей заданную температуру. В то же время термостойкая часть не перфорируется при этой температуре. Таким образом, при этой температуре картридж только частично перфорируется. Часть картриджа, содержащая термостойкую часть, сохраняет стабильные размеры. Предпочтительно более половины, более предпочтительно большая часть капсулы является термостойкой. Другими словами, более половины, более предпочтительно большая часть капсулы состоит из термостойкой части капсулы. Капсула предпочтительно выполнена с возможностью открывания только в термоперфорируемой части.
Капсула может быть изготовлена из тритановой пленки (из материала Tritan). Применение тритановой пленки позволяет улучшить механическую и химическую стабильность, а также непроницаемость для текучих сред.
Тритановая пленка может иметь толщину от 200 до 300 мкм, предпочтительно от 225 до 275 мкм, более предпочтительно 250 мкм. Такая толщина обеспечивает достаточную прочность капсулы для предотвращения нежелательного разрыва капсулы. Капсула может подвергаться давлению в осевом направлении во время сборки, причем уровень давления может превышать предел прочности материала в случае нагревания его до температуры стеклования. Температура стеклования материала должна быть ниже точки кипения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, которая составляет приблизительно от 200 до 220 градусов по Цельсию для большинства жидких субстратов, генерирующих аэрозоль. Нагревание токоприемного элемента индукционным импульсом, как описано ниже, следует выполнять без превышения температуры стеклования материала капсулы, которая для тритана составляет приблизительно 110 градусов по Цельсию, т.е. ниже температуры кипения субстрата, генерирующего аэрозоль.
Тритановая пленка может характеризоваться пределом растяжения от 5% до 9%, предпочтительно от 6% до 8%, более предпочтительно 7%. Тритановая пленка предпочтительно является эластичной. Тритановая пленка предпочтительно является гибкой. Капсула предпочтительно является эластичной. Капсула предпочтительно является гибкой. Объем капсулы может изменяться до использования, особенно во время транспортировки, когда температура и внешнее давление могут изменяться. Соответственно, гибкость капсулы может повысить безопасность и предотвратить нежелательный разрыв капсулы.
Капсула может быть расположена в полости картриджа, причем зазор, составляющий по меньшей мере 0,5 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,75 мм, более предпочтительно по меньшей мере 1 мм может быть предусмотрен между капсулой и боковой стенкой полости. Боковая стенка полости может быть частью кожуха картриджа.
Полость картриджа может находиться внутри кожуха картриджа. Зазор может относиться к минимальному расстоянию между капсулой и полостью. Зазор может относиться к среднему расстоянию между капсулой и полостью. Обеспечение зазора может обеспечить возможность изменения объема капсулы, например, из-за изменения температуры и давления во время транспортировки. Обеспечение возможности изменения объема капсулы может предотвратить повреждение капсулы и, таким образом, может повысить безопасность.
Картридж может содержать по меньшей мере две непроницаемые капсулы, каждая из которых удерживает жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль.
Обеспечение двух или более капсул может обеспечить возможность хранения различных типов субстрата, генерирующего аэрозоль, в этих капсулах. Например, субстраты, генерирующие аэрозоль, содержащие различные ароматизаторы, могут храниться в разных капсулах. Каждая из капсул может содержать перфорируемую часть. Капсулы могут быть впоследствии перфорированы, как описано ниже более подробно в отношении устройства, генерирующего аэрозоль, что позволяет затем получить различные ароматы. В альтернативном варианте осуществления капсулы могут быть перфорированы одновременно, что позволяет достичь смешивания субстратов, генерирующих аэрозоль, содержащихся в капсулах. Обеспечение по меньшей мере двух капсул также может обеспечивать возможность хранения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, для нескольких сеансов использования. Например, во время первого сеанса использования можно использовать жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, из первой капсулы, а жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, из второй капсулы можно использовать во время дополнительного сеанса использования.
Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему приемную часть для размещения картриджа, описанного выше. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит катушку индуктивности и токоприемный элемент. Катушка индуктивности выполнена с возможностью генерирования индукционного импульса для перфорирования перфорируемой части капсулы картриджа, когда картридж размещен в приемной части. Токоприемный элемент выполнен с возможностью перфорирования по меньшей мере перфорируемой части капсулы при воздействии индукционного импульса.
Обеспечение катушки индуктивности и токоприемного элемента, причем токоприемный элемент выполнен с возможностью перфорирования капсулы, позволяет перфорировать капсулу непосредственно перед использованием жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащегося в капсуле. Соответственно, предотвращается нежелательная утечка жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы до использования, особенно во время транспортировки капсулы. Дополнительно срок хранения капсулы может быть увеличен за счет ее герметизации до использования. Возможна электромагнитная активация высвобождения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно токоприемный элемент выполнен с возможностью переноса приблизительно 20 Джоулей тепловой энергии на кончик капсулы, содержащий перфорируемую часть. Предпочтительно индукционный нагрев должен обеспечивать мощность в диапазоне от 7 до 20 Вт.
В данном документе «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с субстратом, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого в легкие пользователя через рот пользователя. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой держатель. Устройство может представлять собой электрически нагреваемое курительное устройство.
Обычно токоприемный элемент представляет собой материал, способный поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло. При помещении в переменное электромагнитное поле в токоприемнике обычно наводятся вихревые токи и происходят потери на гистерезис, что приводит к нагреву токоприемного элемента. Изменение электромагнитных полей, генерируемых катушкой индуктивности, нагревает токоприемный элемент. Нагревание токоприемного элемента может дополнительно приводить к механической деформации, предпочтительно к упругой деформации токоприемного элемента.
Предпочтительный токоприемный элемент может содержать ферромагнитный материал, например ферромагнитный сплав, ферритное железо или ферромагнитную сталь, или нержавеющую сталь либо состоять из него. Подходящий токоприемный элемент может быть выполнен из алюминия или содержать его. Предпочтительные токоприемные элементы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию.
Предпочтительные токоприемные элементы представляют собой токоприемные элементы из металла, например из нержавеющей стали. Однако материалы токоприемника могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (аустенитные суперсплавы на основе никель-хрома), металлизированные пленки, керамику, такую как, например, диоксид циркония, переходные металлы, такие как, например, железо, кобальт, никель, или компоненты в виде металлоидов, таких как, например, бор, углерод, кремний, фосфор, алюминий, либо могут быть выполнены из них.
Предпочтительно материал токоприемного элемента является металлическим токоприемным материалом.
Катушка индуктивности может быть выполнена с возможностью создания индукционного импульса переменного тока или нескольких индукционных импульсов переменного тока. Катушка индуктивности предпочтительно изготовлена из проводящего материала. Катушка индуктивности предпочтительно изготовлена из металла.
Приемная часть может представлять собой полость. Приемная часть может иметь форму, соответствующую форме картриджа, таким образом, что картридж может быть помещен в приемную часть. Приемная часть может иметь форму полого цилиндра. Приемная часть может иметь продолговатую форму. Приемная часть может быть выполнена в виде нагревательной камеры. Приемная часть может содержать соединительное средство, такое как резьбовые или защелкивающиеся соединители для соединения картриджа с приемной частью. Картридж может содержать соответствующее соединительное средство.
Когда картридж размещен в приемной части, токоприемный элемент может быть расположен в непосредственной близости от перфорируемой части капсулы. Токоприемный элемент может быть расположен у основания приемной части. Когда картридж размещен в приемной части, перфорируемая часть капсулы может быть расположена у основания приемной части. Предпочтительно токоприемный элемент расположен непосредственно рядом с перфорируемой частью или в контакте с ней, когда картридж размещен в приемной части.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик для обнаружения вставки картриджа в приемную область. Когда детектор обнаруживает, что картридж размещен в приемной области, перфорируемая часть картриджа может быть перфорирована посредством токоприемного элемента. Предпочтительно, чтобы перфорирование происходило в течение 1-3 секунд после присоединения картриджа к устройству, генерирующему аэрозоль. После перфорирования жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащийся в капсуле, может быть доставлен к нагревательному элементу устройства, генерирующего аэрозоль, для нагревания и испарения субстрата, генерирующего аэрозоль, с генерированием вдыхаемого аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать путь потока воздуха от перфорируемой части капсулы в приемной области к мундштуку устройства, генерирующего аэрозоль. Генерируемый аэрозоль может протекать через путь для потока воздуха к мундштуку и из него. Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать впуск для воздуха для обеспечения возможности втягивания окружающего воздуха в устройство, генерирующее аэрозоль, и в направлении к нагревательному элементу таким образом, чтобы испаряемый жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, мог смешиваться с окружающим воздухом для создания аэрозоля.
Токоприемный элемент может быть выполнен в виде нагревательного элемента. Другими словами, токоприемный элемент может иметь двойную функциональность. Токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью перфорирования перфорируемой части капсулы для обеспечения возможности доставки жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, изнутри капсулы в пространство снаружи капсулы. Кроме того, токоприемный элемент может быть выполнен как нагревательный элемент для нагревания жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, и для испарения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль.
Перфорирование перфорируемой части капсулы можно осуществлять с помощью токоприемного элемента путем нагревания перфорируемой части. Под действием тепла, генерируемого токоприемным элементом, может возникать одно или более из термической деградации и плавления перфорируемой части. Термическая деградация/плавление могут приводить к образованию перфораций в перфорируемой части.
При образовании перфораций в перфорируемой части капсулы жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть доставлен изнутри капсулы. Затем жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть доставлен непосредственно к токоприемному элементу, действующему в качестве нагревательного элемента.
Токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью передачи тепла к окружающему субстрату, генерирующему аэрозоль, с образованием аэрозоля. Передача тепла может происходить в основном за счет теплопроводности. Такая передача тепла происходит наилучшим образом, если токоприемник находится в тесном тепловом контакте с субстратом, генерирующим аэрозоль. Токоприемник может быть выполнен из любого материала, который может быть индукционно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, генерирующего аэрозоль.
Токоприемный элемент может быть выполнен в форме сетчатого нагревателя.
Если токоприемный элемент выполнен в виде сетчатого нагревателя, токоприемный элемент может быть расположен таким образом, чтобы он покрывал перфорируемую часть капсулы. Когда в перфорируемой части образуются перфорации, жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть доставлен через перфорации к сетчатому нагревателю. Сетчатый нагреватель предпочтительно содержит множество нитей. Сетчатый нагреватель предпочтительно содержит промежутки, в которые жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может проникать за счет капиллярного эффекта. Предпочтительно сетчатый нагреватель является проницаемым для текучей среды. За счет выполнения токоприемного элемента в виде сетчатого нагревателя токоприемный элемент может создавать перфорации в перфорируемой части капсулы без блокирования этих перфораций по текучей среде. Соответственно, жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может затем вытекать из перфораций в направлении сетчатого нагревателя и в него. Сетчатый нагреватель может представлять собой проволочный сетчатый нагреватель. Сетчатый нагреватель может представлять собой решетчатый нагреватель. Решетка предпочтительно представляет собой проволочную сетку.
Отверстие сетки сетчатого нагревателя может быть по меньшей мере в 1,5-6 раз больше, предпочтительно в 1,75-5 раз больше, более предпочтительно в 2-4 раза больше толщины стенки капсулы. Диаметр проволоки сетки может составлять 35 микрон или больше.
Такое отверстие сетки гарантирует, что части стенки капсулы, которые подвергаются термической деградации и, следовательно, перфорируются, не блокируют сетку.
Токоприемный элемент может быть изготовлен из мартенситной нержавеющей стали. Этот материал может обеспечивать оптимальную передачу тепла и стабильность размеров.
Токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью нагревания по меньшей мере перфорируемой части капсулы до температуры, достаточной для перфорирования перфорируемой части. Эта температура может представлять собой температуру, приводящую к одному или более из термической деградации и плавления перфорируемой части капсулы.
Токоприемный элемент может быть выполнен в виде режущего элемента, выполненного с возможностью облегчения перфорирования капсулы путем разрезания по меньшей мере перфорируемой части, когда капсула нагрета до достаточной температуры.
Когда токоприемный элемент нагревают и достигается термическая деградация перфорируемой части капсулы, токоприемный элемент может врезаться в перфорируемую часть капсулы для создания перфораций. Предпочтительно токоприемный элемент выполнен в виде сетчатого нагревателя таким образом, что сетка действует как режущий элемент.
По меньшей мере части токоприемного элемента могут быть сужены в направлении капсулы картриджа.
Сужение токоприемного элемента может увеличивать режущее действие токоприемного элемента по отношению к перфорируемой части капсулы. Если токоприемный элемент выполнен в виде сетчатого нагревателя, то каждая нить сетки, которая выполнена с возможностью разрезания и, таким образом, создания перфораций, может быть сужена. Сужение токоприемного элемента может обеспечивать получение токоприемного элемента, имеющего форму лезвия в направлении перфорируемой части, по меньшей в частях токоприемного элемента, которые выполнены с возможностью разрезания перфорируемой части капсулы. Отдельные нити сетчатого нагревателя могут иметь плоскую форму для обеспечения оптимизированного разрезания, для обеспечения того, чтобы разрезаемый материал капсулы проходил между промежутками сетки и для увеличения поверхностного контакта между сеткой и жидким субстратом, генерирующим аэрозоль. Плоская форма нитей сетки может быть выполнена таким образом, что отдельные нити имеют большую ширину, перпендикулярную поверхности перфорируемой части капсулы, и являются наиболее тонкими в направлении, параллельном поверхности перфорируемой части капсулы.
Температура, достаточная для перфорирования перфорируемой части капсулы, может составлять от 90 до 130 градусов по Цельсию, предпочтительно от 100 до 120 градусов по Цельсию, более предпочтительно 110 градусов по Цельсию. Эта температура может быть достаточной для облегчения термической деградации перфорируемой части капсулы.
Токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью механической деформации при воздействии индукционного импульса катушки индуктивности.
В соответствии с этим аспектом перфорации в перфорируемой части капсулы создаются механическим путем. Токоприемный элемент может содержать биметаллический элемент, такой как биметаллическая полоса. Нагревание токоприемного элемента посредством индукционной катушки может приводить к механической деформации токоприемного элемента. Механическая деформация токоприемного элемента может приводить к образованию перфораций в перфорируемой части капсулы.
Нагревание токоприемного элемента и механическая деформация токоприемного элемента могут действовать синергетически, образуя перфорации в перфорируемой части капсулы. Нагревание токоприемного элемента может приводить к термической деградации и, таким образом, к механической дестабилизации перфорируемой части капсулы. Механическая дестабилизация может обеспечивать возможность прокалывания перфорируемой части капсулы посредством токоприемного элемента в результате механической деформации токоприемного элемента.
Токоприемный элемент может быть выполнен с возможностью механического перфорирования по меньшей мере перфорируемой части капсулы при воздействии индукционного импульса.
Механическая перфорация может быть создана посредством токоприемного элемента, который подвергается механической деформации в направлении перфорируемой части капсулы при воздействии индукционного импульса. Токоприемный элемент может выступать или может сгибаться в направлении перфорируемой части для перфорирования перфорируемой части.
Вместо токоприемного элемента, действующего для перфорирования перфорируемой части капсулы и одновременно действующего в качестве нагревательного элемента для испарения субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть предусмотрен токоприемный элемент только для перфорирования перфорируемой части капсулы. В этом аспекте может быть предусмотрен отдельный нагревательный элемент для испарения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно в этом аспекте предусмотрен фитильный материал для переноса жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из перфорированной перфорируемой части капсулы к нагревательному элементу.
Этот отдельный нагревательный элемент может иметь любую желаемую конфигурацию и форму. Отдельный нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, помимо всего прочего: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композитных материалах электрически резистивный материал может быть необязательно внедрен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Отдельный нагревательный элемент может быть выполнен в виде сетчатого нагревателя дальше по ходу потока от капсулы и дальше по ходу потока от токоприемного элемента.
В данном документе термины «раньше по ходу потока», «дальше по ходу потока» используют для описания относительных положений компонентов или частей компонентов устройства, генерирующего аэрозоль, в отношении направления, в котором пользователь осуществляет затяжку на устройстве, генерирующем аэрозоль, во время его использования.
Предпочтительно, отдельный нагревательный элемент представляет собой электрически резистивный нагревательный элемент. Источник питания может быть выполнен с возможностью подачи электрической энергии на нагревательный элемент. Контроллер может быть выполнен с возможностью управления подачей электрической энергии на нагревательный элемент. Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи электрической энергии на нагревательный элемент, когда система обнаружения затяжки обнаруживает затяжку, выполняемую пользователем, как описано ниже.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания для подачи питания на катушку индуктивности. Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например, источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В одном варианте осуществления блок питания представляет собой литий-ионную батарею. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать контроллер. Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Контроллер может содержать электрическую схему. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи питания на катушку индуктивности. Питание может подаваться на катушку индуктивности непрерывно после активации системы, или оно может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на катушку индуктивности в виде импульсов электрического тока. Контроллер может быть выполнен с возможностью подачи электрической энергии на катушку индуктивности с генерированием индукционного импульса для создания перфораций в перфорируемой части капсулы. Контроллер может быть выполнен с возможностью генерирования индукционного импульса для создания перфораций, когда датчик обнаруживает, что картридж размещен в приемной части. Если предусмотрено несколько капсул, контроллер может индивидуально управлять перфорированием капсул для доступа к разным субстратам, генерирующим аэрозоль, содержащимся в капсулах. Например, если пользователь хочет почувствовать определенный вкус, пользователь может выбрать, какую капсулу следует проколоть, с помощью кнопки или аналогичного средства. Для этого устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать дисплей или интерфейс связи для внешнего устройства, такого как смартфон, которое может использоваться пользователем для выбора типа опыта использования, связанного с различными капсулами. Контроллер может, на основании выбора пользователем конкретного желаемого опыта использования, управлять перфорированием конкретной капсулы таким образом, чтобы субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащийся в этой капсуле, доставлялся в нагревательный элемент. В альтернативном варианте осуществления контроллер может управлять одновременным перфорированием различных капсул, если желательно смешивание субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащегося в различных капсулах. Если желательна индивидуальная перфорация капсул, может быть предусмотрено несколько катушек индуктивности, для каждой из капсул. В этом случае контроллер может быть выполнен с возможностью управления работой этих отдельных катушек индуктивности.
Нагревательный может приводиться в действие системой обнаружения затяжки. В альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент может запускаться путем нажатия кнопки включения/выключения, удерживаемой в течение затяжки пользователя. Система обнаружения затяжек может быть выполнена в виде датчика, который может быть выполнен в виде датчика потока воздуха для измерения скорости потока воздуха. Скорость потока воздуха представляет собой параметр, характеризующий количество воздуха, втягиваемого пользователем в единицу времени через путь для потока воздуха генерирующего аэрозоль устройства. Инициирование затяжки может быть обнаружено датчиком потока воздуха, если скорость потока воздуха превысила заданное пороговое значение. Инициирование также может быть обнаружено при активации кнопки пользователем.
Датчик также может быть выполнен в виде датчика давления для измерения давления воздуха внутри устройства, генерирующего аэрозоль, который втягивается через путь для потока воздуха устройства во время осуществления затяжки пользователем. Датчик может быть выполнен с возможностью измерения разности давления или падения давления между давлением воздуха окружающей среды снаружи устройства, генерирующего аэрозоль, и воздуха, который пользователь втягивает через устройство. Давление воздуха может определяться во впускном отверстии для воздуха, в мундштуке устройства, в нагревательной камере или в любом другом канале или камере внутри устройства, генерирующего аэрозоль, через которые течет воздух. Когда пользователь осуществляет затяжку на устройстве, генерирующем аэрозоль, внутри устройства образуется отрицательное давление или вакуум, при этом отрицательное давление может быть зарегистрировано датчиком давления. Под термином «отрицательное давление» следует понимать давление, которое ниже, чем давление воздуха окружающей среды. Иначе говоря, когда пользователь осуществляет затяжку на устройстве, воздух, втягиваемый через устройство, имеет давление, которое ниже давления окружающего воздуха снаружи устройства. Инициация затяжки может быть обнаружена датчиком давления, если разность давления превышает заданное пороговое значение.
Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, описанное выше, и картридж, описанный выше.
Настоящее изобретение также может относиться к способу обеспечения картриджа, описанного выше, способу обеспечения устройства, генерирующего аэрозоль, описанного выше, и способу обеспечения системы, описанной выше.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены к другим аспектам настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на Фиг.1 показан покомпонентный вид устройства, генерирующего аэрозоль, и картриджа; и
на Фиг.2 показан вид в поперечном разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, и картриджа в собранном состоянии.
На Фиг.1 показано устройство, генерирующее аэрозоль. Кроме того, изображен картридж 10, который может быть вставлен в приемную часть 12 устройства, генерирующего аэрозоль. Картридж 10 содержит капсулу 14 для удерживания жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, и термоперфорируемую часть 16 для обеспечения возможности доставки жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль.
Кроме того, на Фиг.1 показан токоприемный элемент 18. Токоприемный элемент 18 расположен дальше по ходу потока от картриджа 10 и смежно с перфорируемой частью 16 капсулы 14. Кроме того, на Фиг.1 показан фитиль 20 дальше по ходу потока от токоприемного элемента 18 и нагревательный элемент 22 дальше по ходу потока от фитиля 20.
Устройство содержит дополнительные компоненты, такие как источник питания в форме батареи и контроллер.
Катушка 24 индуктивности, как показано на Фиг.2, выполнена таким образом, что она окружает токоприемный элемент 18 и предназначена для генерирования индукционного импульса переменного тока.
Приемная часть 12 устройства, генерирующего аэрозоль, содержит полость для размещения картриджа 10. Картридж 10, содержащий субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащийся в капсуле 14, может быть пополнен, при израсходовании субстрата, генерирующего аэрозоль. Затем израсходованный картридж 10 может быть извлечен из полости приемной части 12, и новый картридж 10 может быть вставлен в приемную часть 12. Картридж 10 предпочтительно представляет собой одноразовый картридж 10. Как видно на Фиг.1, картридж 10 расположен между приемной частью 12 и дополнительными компонентами устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть отсоединено, точнее, приемная часть 12 может быть отсоединена от остальной части устройства, генерирующего аэрозоль, для доступа к полости приемной части 12 и для вставки/удаления картриджей 10.
Капсула 14 картриджа 10 изготовлена из непроницаемого для текучей среды материала и герметизирована. Тем не менее, в капсуле 14 могут быть созданы перфорации в перфорируемой части 16 капсулы 14. Перфорации могут облегчать доступ к внутреннему пространству капсулы 14, содержащей субстрат, генерирующий аэрозоль, с обеспечением возможности доставки жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, из капсулы 14.
Для облегчения перфорирования перфорируемой части 16 капсулы 14 предусмотрен токоприемный элемент 18. Токоприемный элемент 18 может быть нагрет или механически деформированы либо нагрет и механически деформирован путем приложения индукционного импульса к токоприемному элементу 18. Индукционный импульс может быть создан с помощью катушки 24 индуктивности. При воздействии на токоприемный элемент 18 индукционного импульса происходит нагревание токоприемного элемента 18.
Нагревание токоприемного элемента 18 может приводить к термической деградации материала перфорируемой части 16 капсулы 14. Термическая деградация этого материала может привести к образованию перфораций. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно термическая деградация этого материала может привести к снижению механической стабильности этого материала. Такое снижение механической стабильности может привести к разрезанию перфорируемой части 16 капсулы 14 токоприемным элементом 18. Режущее действие может быть усилено нагреванием токоприемного материала. Предпочтительно токоприемный материал имеет форму сетки. Сетка может врезаться в перфорируемую часть 16 капсулы 14 для создания перфораций.
В альтернативном варианте осуществления как показано на Фиг.2, индукционный импульс катушки 24 индуктивности может приводить к механической деформации токоприемного элемента 18. Предпочтительно токоприемный элемент 18 содержит биметаллический материал для облегчения механической деформации. В связи с этим нагрев токоприемного элемента 18 индукционным импульсом катушки 24 индуктивности может привести к механической деформации токоприемного материала. Механическая деформация может быть в направлении перфорируемой части 16 капсулы 14 таким образом, что механическая деформация создает перфорации в перфорируемой части 16 капсулы 14. Как видно на Фиг.2, токоприемный элемент 18 выполнен с возможностью отгибания от капсулы 14. Когда на токоприемный элемент 18 воздействует индукционный импульс катушки 24 индуктивности, токоприемный элемент 18 механически деформируется в направлении перфорируемой 16 части капсулы 14. Такой эффект выступания создает перфорации или способствует созданию перфораций.
Нагревание токоприемного материала и механическая деформация токоприемного материала могут действовать синергетически, образуя перфорации в перфорируемой части 16 капсулы 14. В этом отношении нагревание токоприемного элемента 18 может приводить к термической деградации перфорируемой части 16 капсулы 14 и, таким образом, к механическому ослаблению перфорируемой части 16. В то же время индукционный импульс может привести к механической деформации токоприемного элемента 18 в направлении перфорируемой части 16 таким образом, что отдельные нити сетки токоприемного элемента 18 врезаются в перфорируемую часть 16, создавая тем самым перфорации.
После создания перфораций в перфорируемой части 16 капсулы 14 жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащийся в капсуле 14, может втекать в перфорацию. Токоприемный элемент 18 предпочтительно выполнен в виде сетки таким образом, что жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может протекать через токоприемный элемент 18. Другими словами, токоприемный элемент 18 является проницаемым для текучей среды. Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, может протекать в фитиль 20, который выполнен с возможностью переноса жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, к нагревательному элементу 22. Фитиль 20 содержит любой известный традиционный фитильный материал, который переносит жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, за счет капиллярного эффекта. Нагревательный элемент 22 предпочтительно представляет собой сетчатый нагреватель. Кроме того, нагревательный элемент 22 представляет собой электрически резистивный нагревательный элемент 22 для нагревания и испарения жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль, переносимого в направлении нагревательного элемента 22 посредством фитиля 20.
После испарения субстрат, генерирующий аэрозоль, смешивается с окружающим воздухом и вытягивается в направлении мундштука устройства, генерирующего аэрозоль, для вдыхания пользователем.
На Фиг.2 показан вид в сечении устройства, генерирующего аэрозоль, и картриджа 10. На Фиг.2 показана катушка 24 индуктивности, окружающая токоприемный элемент 18. Между катушкой 24 индуктивности и устройством, генерирующим аэрозоль, предусмотрен теплоизоляционный материал 26. Жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, отводится посредством фитиля 20 в направлении дальше по потоку к нагревательному элементу 22. Это направление дальше по потоку показано стрелкой.