ПРОНИЦАЕМЫЙ ДЛЯ ЖИДКОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬ В СБОРЕ ДЛЯ СИСТЕМ, ГЕНЕРИРУЮЩИХ АЭРОЗОЛЬ, И ПЛОСКАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ПРОВОДЯЩАЯ УПОРЯДОЧЕННАЯ НИТЧАТАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ПРОНИЦАЕМЫХ ДЛЯ ЖИДКОСТИ НАГРЕВАТЕЛЕЙ В СБОРЕ
FLUID-PERMEABLE HEATER ASSEMBLY FOR AEROSOL-GENERATING SYSTEMS AND A FLAT ELECTRICALLY CONDUCTIVE ORDERED FILAMENTARY STRUCTURE FOR FLUID-PERMEABLE HEATERS ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к проницаемым для жидкости нагревателям в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, и к электрически проводящим плоским упорядоченным нитчатым структурам для таких проницаемых для жидкости нагревателей в сборе.
Было бы желательно иметь проницаемые для жидкости нагреватели и упорядоченные нитчатые структуры для таких проницаемых для жидкости нагревателей, которые могут улучшить рабочие характеристики соответствующих нагревателей. В частности, было бы желательно иметь нагреватель в сборе и упорядоченную нитчатую структуру с оптимизированными рабочими характеристиками в отношении контакта и нагрева.
Согласно аспекту настоящего изобретения предусмотрена электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура для проницаемого для жидкости нагревателя в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, предпочтительно для нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению и определяемого в данном документе. Плоская упорядоченная нитчатая структура содержит центральную часть и две боковые части, где две боковые части расположены на противоположных сторонах центральной части. Центральная часть образует область нагрева упорядоченной нитчатой структуры, а боковые части образуют области электрического контакта упорядоченной нитчатой структуры. Каждая из центральной части и двух боковых частей содержит множество отверстий, при этом каждое множество отверстий образует открытый участок центральной части и открытый участок каждой из двух боковых частей. Процент от общей площади центральной части, который составляет открытый участок центральной части, больше, чем процент от общей площади одной из боковых частей, который составляет открытый участок боковой части.
Процент от общей площади центральной части, который составляет открытый участок центральной части, может быть больше, чем процент от общей площади каждой из боковых частей, который составляет открытый участок боковой части. Процент от общей площади центральной части, который составляет открытый участок центральной части, может быть больше, чем процент от общей площади обеих из боковых частей, который составляет открытый участок боковых частей.
Отношение процента от общей площади центральной части, который составляет открытый участок центральной части, к проценту от общей площади одной из двух боковых частей, который составляет открытый участок боковой части, может составлять от 1,1 до 30. Отношение процента от общей площади центральной части, который составляет открытый участок центральной части, к проценту от общей площади одной из двух боковых частей, который составляет открытый участок боковой части, может составлять от 2 до 28, например, от 2 до 15 или от 15 до 28.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрена электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура для проницаемого для жидкости нагревателя в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, предпочтительно для нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению и определяемого в данном документе. Плоская упорядоченная нитчатая структура содержит центральную часть и две боковые части, где две боковые части расположены на противоположных сторонах центральной части. Центральная часть образует область нагрева упорядоченной нитчатой структуры, а боковые части образуют области электрического контакта упорядоченной нитчатой структуры. Каждая из центральной части и двух боковых частей содержит множество отверстий, при этом каждое множество отверстий образует открытый участок центральной части и открытый участок каждой из двух боковых частей. Отношение открытого участка в центральной части к открытому участку одной из двух боковых частей составляет от 1,1 до 30. Предпочтительно отношение открытого участка центральной части к открытому участку одной из двух боковых частей составляет от 2 до 28, например, от 2 до 15 или от 15 до 28.
Открытый участок в центральной части может составлять от приблизительно 40 процентов до приблизительно 90 процентов от общей площади центральной части. Предпочтительно открытый участок в центральной части составляет от приблизительно 50 процентов до приблизительно 80 процентов, более предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 70 процентов.
Открытый участок в каждой из двух боковых частей составляет больше нуля и может составлять больше приблизительно 3 процентов и меньше приблизительно 40 процентов от общей площади каждой из двух боковых частей. Предпочтительно открытый участок в каждой из боковых частей составляет больше приблизительно 5 процентов и меньше приблизительно 35 процентов, более предпочтительно меньше приблизительно 20 процентов, например, открытый участок в каждой из двух боковых частей составляет от приблизительно 5 процентов до приблизительно 15 процентов.
Определено, что центральная часть упорядоченной нитчатой структуры занимает или составляет приблизительно 20 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры, однако может занимать не более приблизительно 60 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры. Определено, что боковая часть занимает или составляет приблизительно 20 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры, однако может занимать не более приблизительно 40 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры. Таким образом, центральная часть, соответствующая области нагрева упорядоченной нитчатой структуры, содержащая большой открытый участок, например, от приблизительно 65 процентов до приблизительно 85 процентов, может быть уменьшена до приблизительно 20 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры. Остальной размер упорядоченной нитчатой структуры могут составлять боковые части, содержащие небольшой открытый участок, например, от приблизительно 5 процентов до приблизительно 10 процентов каждый, и там не происходит нагревания или происходит незначительное нагревание. Остальной размер упорядоченной нитчатой структуры также могут составлять боковые части и переходные части, расположенные между боковыми частями и центральной частью, как более подробно будет описано ниже.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрен проницаемый для жидкости нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль. Проницаемый для жидкости нагреватель в сборе содержит электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру, а также первую точку контакта и вторую точку контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой. Определено, что продольная ось проходит между первой точкой контакта и второй точкой контакта. В нагревателе в сборе центральная поверхность Sc представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в двух точках, расположенных на продольной оси, при этом одна из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Первая боковая поверхность S1 представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в первой точке контакта и в точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Вторая боковая поверхность S2 представляет собой участок нагревателя в сборе между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось во второй точке контакта и точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам расстояния между первой и второй точками контакта.
Центральная поверхность Sc содержит множество отверстий, образующих открытый участок ScOA, первая боковая поверхность S1 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S1OA, и вторая боковая поверхность S2 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S2OA.
Процент от общей площади центральной поверхности, который составляет открытый участок центральной поверхности, больше, чем процент от общей площади первой боковой поверхности, который составляет открытый участок первой боковой поверхности, и процент от общей площади центральной поверхности, который составляет открытый участок центральной поверхности, больше, чем процент от общей площади второй боковой поверхности, который составляет открытый участок второй боковой.
Отношение процента от общей площади центральной поверхности, который составляет открытый участок центральной поверхности, к проценту от общей площади центральной поверхности, который составляет открытый участок первой боковой поверхности, ScOA/S1OA, может составлять от 1,1 до 30, и отношение процента от общей площади центральной поверхности, который составляет открытый участок центральной поверхности, к проценту от общей площади второй боковой поверхности, который составляет открытый участок второй боковой поверхности, ScOA/S2OA, может составлять от 1,1 до 30.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрен проницаемый для жидкости нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль. Проницаемый для жидкости нагреватель в сборе содержит электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру, а также первую точку контакта и вторую точку контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой. Определено, что продольная ось проходит между первой точкой контакта и второй точкой контакта. В нагревателе в сборе центральная поверхность Sc представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в двух точках, расположенных на продольной оси, при этом одна из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Первая боковая поверхность S1 представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в первой точке контакта и в точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Вторая боковая поверхность S2 представляет собой участок нагревателя в сборе между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось во второй точке контакта и точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам расстояния между первой и второй точками контакта.
Центральная поверхность Sc содержит множество отверстий, образующих открытый участок ScOA, первая боковая поверхность S1 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S1OA, и вторая боковая поверхность S2 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S2OA. Отношение открытого участка центральной поверхности к открытому участку первой боковой поверхности, ScOA/S1OA, составляет от 1,1 до 30, и отношение открытого участка центральной поверхности к открытому участку второй боковой поверхности, ScOA/S2OA, составляет от 1,1 до 30. Предпочтительно отношение открытого участка центральной поверхности к первой боковой поверхности или ко второй боковой поверхности, ScOA/S1OA или ScOA/S2OA, составляет от 2 до 28, например, от 2 до 15 или от 15 до 28.
Открытый участок центральной поверхности ScOA может составлять от приблизительно 40 процентов до приблизительно 90 процентов от общей площади центральной поверхности. Предпочтительно открытый участок в центральной поверхности составляет от приблизительно 50 процентов до приблизительно 80 процентов, более предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 70 процентов.
Нагреватель в сборе может характеризоваться постоянной шириной вдоль длины продольной оси относительно упорядоченной нитчатой структуры. Нагреватель в сборе может характеризоваться различной шириной вдоль длины продольной оси. В данных случаях с целью расчета открытых участков нагреватель в сборе считается прямоугольным участком между двумя линиями, параллельными продольной оси, проходящими через точки упорядоченной нитчатой структуры, которые наиболее удалены от продольной оси. Таким образом, отсутствие упорядоченной нитчатой структуры в более узких деталях нагревателя в сборе считается открытым участком.
В качестве общего правила, всякий раз, когда термин «приблизительно» используется в сочетании с конкретным значением по всей данной заявке, следует понимать, что значение, следующее за термином «приблизительно», не обязательно должно точно равняться этому конкретному значению по техническим соображениям. В то же время, всегда следует понимать, что термин «приблизительно», используемый в сочетании с конкретным значением, включает и также явным образом раскрывает данное конкретное значение, следующее за термином «приблизительно».
Открытый участок в каждой из двух боковых поверхностей, S1OA, S2OA, составляет больше нуля и может составлять больше приблизительно 3 процентов и меньше приблизительно 40 процентов от общей площади каждой из двух боковых поверхностей. Предпочтительно открытый участок в каждой из боковых поверхностей составляет больше приблизительно 5 процентов и меньше приблизительно 35 процентов, более предпочтительно меньше приблизительно 20 процентов, например, открытый участок в каждой из двух боковых поверхностей составляет от приблизительно 5 процентов до приблизительно 15 процентов.
Большая часть нагрева может происходить в центральной поверхности нагревателя в сборе между двумя точками контакта. На боковых поверхностях может происходить незначительный нагрев.
Эта вариабельность в размерах области нагрева и боковых областей или областей контакта дает возможность варьировать, в частности, увеличивать, размер нагревателя в сборе, в частности упорядоченной нитчатой структуры нагревателя в сборе, в то же время, без слишком сильного варьирования, в частности увеличения области нагрева. Это может быть необходимо или требоваться для того, чтобы не предъявлять чрезмерных требований к системе электропитания устройства, генерирующего аэрозоль.
Предусмотрен открытый участок центральной поверхности, и он может быть необходим для того, чтобы жидкость проходила в центральную поверхность нагревателя в сборе, нагревалась и испарялась с помощью нагретой упорядоченной нитчатой структуры.
Открытый участок центральной поверхности образован множеством отверстий. Множество отверстий предпочтительно характеризуется размером и распределением, оптимизированными для того, чтобы жидкость проникала в отверстия и обеспечивался непосредственный и эффективный нагрев жидкости.
Было обнаружено, что открытый участок в виде множества отверстий в боковых поверхностях может оказывать благотворное влияние на рабочие характеристики нагревателя в сборе. Открытый участок каждой боковой поверхности меньше открытого участка центральной поверхности. В то же время, открытые участки боковых поверхностей также могут характеризоваться минимальным значением, составляющим, например, приблизительно 3 процента, и значением, составляющим меньше приблизительно 40 процентов от общей площади боковой поверхности.
Было обнаружено, что обеспечение отношения открытых участков между открытым участком центральной поверхности и открытым участком боковой поверхности в вышеуказанных диапазонах оптимизирует рабочие характеристики нагревателя в сборе с точки зрения резистивного нагрева и приведения в контакт упорядоченной нитчатой структуры в нагревателе в сборе.
Небольшой или маленький открытый участок в боковых поверхностях, при этом боковые поверхности используются в качестве контактных частей упорядоченной нитчатой структуры в нагревателе, может оказывать положительное влияние на электрический контакт этих боковых поверхностей по сравнению, например, с сетками с низкой плотностью, например, такими как сетки, предпочтительные для центральных частей упорядоченной нитчатой структуры.
Кроме того, множество отверстий в боковых поверхностях может ограничивать утечку жидкости из нагревателя в сборе. Как правило, жидкость подается из резервуара для хранения жидкости, например системы резервуаров или картриджа, к нагревателю в сборе. Жидкость проникает в множество отверстий в центральной поверхности, где жидкость может нагреваться и испаряться.
Жидкость проявляет склонность, например за счет капиллярных сил, к прохождению между основанием нагревателя и боковыми частями упорядоченной нитчатой структуры радиально наружу от нагревателя. Данный эффект может быть существенным при использовании видов фольги в качестве контактных частей, как в упорядоченных нитчатых структурах из предшествующего уровня техники.
Благодаря обеспечению множества отверстий в боковых поверхностях, жидкость будет входить в данные отверстия и, таким образом, удерживаться в боковых поверхностях.
В нагревателе в сборе согласно настоящему изобретению утечка может предотвращаться или снижаться.
Наличие специфического отношения открытых участков в центральной поверхности и боковых поверхностях, и, в частности, ограниченного открытого участка в двух боковых поверхностях, оказывает дополнительное благотворное влияние, ограничивая рассеивание тепла из центральной поверхности к боковым поверхностям. Таким образом, тепло может сохраняться в центре нагревателя в сборе, где происходит испарение. Общее потребление электроэнергии нагревателя или соответствующего устройства, генерирующего аэрозоль, может быть ограничено. Кроме того, в боковых поверхностях нагревателя в сборе любой возможно присутствующий материал, предназначенный для многослойного формования, менее подвержен воздействию тепла.
Нагреватель в сборе может дополнительно содержать первую переходную поверхность, представляющую собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в двух точках, расположенных на продольной оси, при этом одна из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном приблизительно 20 процентам, а другая из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном приблизительно 40 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Еще нагреватель может дополнительно содержать вторую переходную поверхность, представляющую собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в двух точках, расположенных на продольной оси, при этом одна из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном приблизительно 60 процентам, а другая из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном приблизительно 80 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Первая переходная поверхность содержит множество отверстий, образующих открытый участок T1OA, и вторая переходная поверхность содержит множество отверстий, образующих открытый участок T2OA.
Отношение процента от общей площади первой переходной поверхности, который составляет открытый участок первой переходной поверхности, к проценту от общей площади первой боковой поверхности, который составляет открытый участок первой боковой поверхности, T1OA/S1OA, может составлять от 1 до 30, и отношение процента от общей площади второй переходной поверхности, который составляет открытый участок второй переходной поверхности, к проценту от общей площади второй боковой поверхности, который составляет открытый участок второй боковой поверхности, T2OA/S2OA, может составлять от 1 до 30.
Отношение открытого участка первой переходной поверхности к открытому участку первой боковой поверхности, T1OA/S1OA, может составлять от 1 до 30, и отношение открытого участка второй переходной поверхности к открытому участку второй боковой поверхности, T2OA/S2OA, может составлять от 1 до 30. Предпочтительно отношение открытого участка первой переходной поверхности к таковому первой поверхности или открытого участка второй переходной поверхности к таковому второй поверхности, T1OA/S1OA или T2OA/S2OA, составляет от 2 до 28, например от 2 до 15 или от 15 до 28.
Переходная поверхность может быть расположена между каждой из двух боковых поверхностей и центральной поверхностью. Каждая переходная поверхность может содержать открытый участок, например, градиент, тянущийся от открытого участка боковой поверхности до открытого участка центральной поверхности. За счет обеспечения переходной поверхности, например, за счет обеспечения градиента в открытом участке, например, реализуемого с помощью градиента плотности сетки в сетке из нитей, может быть достигнут плавный переход распределения энергии по сетке или электрического сопротивления и соответствующего резистивного нагрева в нагревателе в сборе.
Переходная поверхность может содержать небольшой открытый участок, причем размер открытого участка переходной поверхности ближе к открытому участку боковой поверхности, чем центральной поверхности. Таким образом, при упорядоченной сетчатой структуре переходная поверхность может содержать сетку с высокой плотностью, близкую к плотности сетки боковой поверхности. В таких переходных поверхностях происходит незначительный нагрев, и при этом нагрев концентрируется на центральной поверхности.
Для увеличения области нагрева переходные поверхности могут содержать большой открытый участок, аналогичный или идентичный открытому участку центральной поверхности.
Каждая из первой и второй переходных поверхностей может занимать приблизительно 20 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры между двумя точками контакта нагревателя в сборе.
В нагревателе в сборе согласно настоящему изобретению сопротивление центральной области Rc представляет собой электрическое сопротивление центральной поверхности вдоль продольной оси, первое сопротивление R1 представляет собой электрическое сопротивление первой боковой поверхности вдоль продольной оси, а второе сопротивление R2 представляет собой электрическое сопротивление второй боковой поверхности вдоль продольной оси. Отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению, Rc/R1, может составлять от 2 до 400, и отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению, Rc/R2, может составлять от 2 до 400.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению, Rc/R1, составляет от 2 до 300, более предпочтительно от 40 до 200.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению, Rc/R2, составляет от 2 до 300, более предпочтительно от 40 до 200. Нагреватель в сборе предусматривает общее сопротивление Rt, соответствующее электрическому сопротивлению между первой точкой контакта и второй точкой контакта.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области к общему сопротивлению, Rc/Rt, соответствует по меньшей мере 0,3 или 0,4, предпочтительно 0,5, или 0,6, или 0,7.
Предпочтительно отношение первого сопротивления к общему сопротивлению R1/Rt составляет от 0,005 до 0,125, предпочтительно более 0,01, более предпочтительно от 0,01 до 0,1, еще более предпочтительно от 0,05 до 0,1.
Предпочтительно отношение второго сопротивления к общему сопротивлению R2/Rt составляет от 0,005 до 0,125, предпочтительно более 0,01, более предпочтительно от 0,01 до 0,1, еще более предпочтительно от 0,05 до 0,1.
Предпочтительно сопротивление центральной области Rc соответствует по меньшей мере 50 процентам от общего электрического сопротивления нагревателя в сборе между первой и второй точками контакта. Предпочтительно каждое из первого и второго сопротивлений соответствует максимум приблизительно 13 процентам от общего электрического сопротивления и минимум приблизительно 0,5 процента от общего электрического сопротивления Rt.
Сопротивление центральной области может соответствовать не более приблизительно 99 процентам от общего сопротивления Rt. Предпочтительно сопротивление центральной области соответствует значениям, составляющим от приблизительно 80 процентов до приблизительно 98 процентов, более предпочтительно от приблизительно 90 процентов до приблизительно 95 процентов от общего сопротивления Rt. Такое высокое электрическое сопротивление в одной выбранной части упорядоченной нитчатой структуры обеспечивает возможность целенаправленного нагрева нитей в этой области нагрева и эффективное испарение жидкости, образующей аэрозоль, которая подлежит испарению.
Области между первой и второй точками контакта, предусматривающие относительно низкое первое и второе сопротивления R1, R2, образуют области электрического контакта нагревателя в сборе. Области контакта разработаны таким образом, что они не преобразуют или практически не преобразуют ток, протекающий через области контакта упорядоченной нитчатой структуры, в тепло. Центральная область между первой и второй точками контакта, предусматривающая относительно высокое сопротивление центральной области, образует область нагрева нагревателя в сборе.
Было обнаружено, что отношение электрического сопротивления между сопротивлением центральной области и первым и вторым сопротивлениями в вышеуказанных диапазонах, в частности, низкое электрическое сопротивление вблизи первой и второй точек контакта, каждое из которых соответствует максимум приблизительно 13 процентам от общего электрического сопротивления и в то же время минимум приблизительно 0,5 процента от общего электрического сопротивления, оказывает благотворное влияние на рабочие характеристики нагревателя в сборе.
Низкое электрическое сопротивление вблизи точек контакта предпочтительно намного меньше, чем электрическое сопротивление области нагрева. Электрическое сопротивление вблизи точек контакта может также иметь определенный минимум.
Низкое электрическое сопротивление вблизи точек контакта может положительно влиять на электрический контакт нагревателя в сборе по сравнению, например, с нагревателями в сборе, содержащими упорядоченные нитчатые структуры, которые содержат сетки, характеризующиеся низкой плотностью сетки, например, подобные сеткам, предпочтительным для областей нагрева упорядоченной нитчатой структуры. Кроме того, низкое электрическое сопротивление обеспечивает хорошую передачу тока нагрева в область нагрева ближе к центральной части, где требуется нагревание. С другой стороны, наличие специфического отношения сопротивления центральной области к первому и второму сопротивлениям, в частности, минимального электрического сопротивления в областях контакта, оказывает благотворное влияние, ограничивая рассеивание тепла из области нагрева в области контакта. Таким образом, тепло может сохраняться в центральной части или центральной поверхности нагревателя в сборе, где происходит испарение. Общее потребление электроэнергии нагревателя или соответствующего устройства, генерирующего аэрозоль, может быть ограничено. Кроме того, в областях контакта любой возможно присутствующий материал, предназначенный для многослойного формования, обычно полимерный материал, менее подвержен воздействию тепла.
Нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению может характеризоваться общим сопротивлением Rt, составляющим от приблизительно 0,5 Ом до приблизительно 4 Ом, более предпочтительно от приблизительно 0,8 Ом до приблизительно 3 Ом, даже более предпочтительно приблизительно приблизительно 2,5 Ом.
Предпочтительно сопротивление центральной области Rc центральной поверхности составляет более приблизительно 0,5 Ом, более предпочтительно - более приблизительно 1 Ом, еще более предпочтительно - приблизительно 2 Ом.
Предпочтительно первое сопротивление R1 первой боковой поверхности составляет менее приблизительно 100 мОм, более предпочтительно - менее приблизительно 50 мОм, например, первое сопротивление составляет от приблизительно 5 мОм до приблизительно 25 мОм. Предпочтительно первое сопротивление составляет более приблизительно 3 мОм, более предпочтительно - более приблизительно 5 мОм.
Предпочтительно, второе сопротивление R2 второй боковой поверхности составляет менее приблизительно 100 мОм, более предпочтительно - менее приблизительно 50 мОм, например, сопротивление составляет от приблизительно 5 мОм до приблизительно 25 мОм. Предпочтительно второе сопротивление составляет более приблизительно 3 мОм, более предпочтительно - более приблизительно 5 мОм.
В некоторых вариантах осуществления электрически проводящих плоских упорядоченных нитчатых структур центральная часть упорядоченной нитчатой структуры может быть идентична центральной поверхности нагревателя в сборе. Боковые части упорядоченной нитчатой структуры могут быть идентичны боковым поверхностям нагревателя в сборе. В то же время, с учетом положений точек контакта на упорядоченной нитчатой структуре расстояние между точками контакта меньше общей продольной протяженности или длины упорядоченной нитчатой структуры.
Расстояние между точками контакта может быть равно общей длине упорядоченной нитчатой структуры. Как правило, расстояние между двумя точками контакта является более коротким, чем общая длина упорядоченной нитчатой структуры. Предпочтительно характеристики остальных частей упорядоченной нитчатой структуры, проходящих в продольном направлении за пределы точек контакта, равны или аналогичны характеристикам боковых поверхностей, описываемых в данном документе, в частности, связанные с сопротивлением и открытым участком.
Каждый открытый участок боковых частей упорядоченной нитчатой структуры меньше открытого участка центральной части. В то же время, открытые участки боковых частей также характеризуются минимальным значением, составляющим приблизительно 3 процента, и значением, составляющим меньше приблизительно 40 процентов от общей площади боковой части.
Преимущества упорядоченной нитчатой структуры, связанные с открытыми участками в виде множества отверстий, отношений открытых участков в области нагрева к открытым участкам в областях контакта уже были описаны в связи с нагревателем в сборе согласно настоящему изобретению.
Благодаря обеспечению множества отверстий в боковых частях также облегчается многослойное формование контактных частей. Многослойное формование обычно применяют для целей стабилизации контактных частей, например, при использовании видов тонкой контактной фольги или неплотных сеток. Боковые части или по меньшей мере части боковых частей можно подвергать многослойному формованию, например, с помощью теплостойкого полимера. Многослойное формование может предотвращать смещение отдельных нитей или распускание краев нити. С помощью многослойного формования боковых частей стабильность боковых частей может быть улучшена. Это может облегчать установку упорядоченных нитчатых структур при сборке нагревателя в сборе. Это может также способствовать сохранению формы и конфигурации упорядоченной нитчатой структуры. Таким образом могут быть улучшены воспроизводимость и надежность нагревателей, в которых применяется упорядоченная нитчатая структура.
Материал, предназначенный для многослойного формования, может представлять собой любой материал, подходящий для применения в проницаемом для жидкости нагревателе согласно настоящему изобретению. Материал, предназначенный для многослойного формования, например, может представлять собой материал, который способен выдерживать высокие температуры (более приблизительно 300 градусов Цельсия), например, полиимид или термопластичные материалы, например, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK).
В упорядоченной нитчатой структуре по настоящему изобретению материал, предназначенный для многослойного формования, может проникать в отверстия в боковых частях. Данные отверстия, например, могут образовывать микроканалы в упорядоченной нитчатой структуре. Таким образом, может быть усилена связь между материалом упорядоченной нитчатой структуры и материалом, предназначенным для многослойного формования. Низкое значение открытого участка, в частности, отверстия небольшого размера, может дополнительно способствовать тому, что материал, предназначенный для многослойного формования, удерживается в боковых частях и не протекает через них.
В случае упорядоченной нитчатой структуры согласно настоящему изобретению утечка может быть предотвращена или уменьшена также с помощью боковых частей, подвергнутых многослойному формованию. Вследствие того, что поверхность боковой части, подвергнутой многослойному формованию, не является плоской, неровности поверхности могут служить в качестве средства для удержания жидкости.
Термин «плоская» упорядоченная нитчатая структура или нагреватель в сборе используется по всему данному описанию для обозначения упорядоченной нитчатой структуры или плоского нагревателя в сборе, которые выполнены в виде практически двухмерного топологического многообразия. Таким образом, плоская упорядоченная нитчатая структура и плоский нагреватель в сборе простираются в двух направлениях вдоль поверхности значительно больше, чем в третьем направлении. В частности, размеры плоской упорядоченной нитчатой структуры в двух направлениях в пределах поверхности по меньшей мере в 5 раз превышают размер в третьем измерении, перпендикулярном к поверхности. Примером плоской упорядоченной нитчатой структуры и плоского нагревателя в сборе является структура между двумя практически параллельными воображаемыми поверхностями, где расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями значительно меньше, чем протяженность в пределах поверхностей. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления плоская упорядоченная нитчатая структура и плоский нагреватель в сборе являются планарными. В других вариантах осуществления плоская упорядоченная нитчатая структура и плоский нагреватель в сборе изогнуты вдоль одного или более направлений, образуя, например, куполообразную конфигурацию или мостовую конфигурацию.
Упорядоченную нитчатую структуру предпочтительно применяют в плоском нагревательном элементе, который может легко поддаваться обработке в ходе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Термин «нить» используется по всему данному описанию для обозначения электрического пути, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей соответственно, или несколько электрических путей могут сходиться в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.
Термин «упорядоченная нитчатая структура» используется по всему данному описанию для обозначения упорядоченной структуры одной или предпочтительно множества нитей. Упорядоченная нитчатая структура может представлять собой решетку из нитей, например, расположенных параллельно друг другу. Предпочтительно нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Предпочтительно упорядоченная нитчатая структура имеет толщину от приблизительно 0,5 микрометра до приблизительно 500 микрометров. Упорядоченная нитчатая структура может, например, находиться в виде решетки из параллельных или поперечных электрически проводящих нитей. Нить может образовывать единое целое с электрическими контактами, например, она может быть образована из электрически проводящей фольги, например, фольги из нержавеющей стали, которую протравливают с образованием нитей или отверстий в центральной части, а также в боковых частях или центральной поверхности и боковых поверхностях соответственно.
Центральная часть упорядоченной нитчатой структуры всегда расположена между двумя боковыми частями упорядоченной нитчатой структуры. Предпочтительно центральная часть расположена посередине между двумя боковыми частями. В упорядоченной нитчатой структуре, характеризующейся протяженностью в продольном направлении, большей чем протяженность в поперечном направлении, например, такой как упорядоченная нитчатая структура прямоугольной конфигурации, центральная часть также имеет продольную или прямоугольную конфигурацию. Тогда две боковые части затем могут быть расположены рядом с двумя противоположными сторонами центральной части и отделены друг от друга центральной частью. Например, в упорядоченной нитчатой структуре более кольцеобразной конфигурации две боковые части могут быть отделены друг от друга расположенной по центру центральной частью и зазорами, проходящими от расположенный по центру центральной части к периферии упорядоченной нитчатой структуры кольцеобразной конфигурации.
Отношение открытых участков или значение размера открытого участка в центральной части упорядоченной нитчатой структуры может быть определено и выбрано в соответствии с требуемым результатом испарения или, например, в соответствии с параметрами нагревателя в сборе или устройства, генерирующего аэрозоль, в котором должен применяться нагреватель в сборе. Например, значение размера открытого участка в центральной части или число, размеры и упорядоченная структура отверстий у множества отверстий в центральной части могут быть выбраны в соответствии с жидкостью, подлежащей испарению (вязкость, температура испарения, количество испаряемого вещества и т. д.).
Отношение открытых участков или значение размера открытого участка в двух боковых частях упорядоченной нитчатой структуры может быть выбрано в соответствии с режимом нагрева посредством упорядоченной нитчатой структуры или в соответствии со способом приведения в контакт упорядоченной нитчатой структуры с основанием нагревателя или приведения в контакт нагревателя в сборе. Значение размера открытого участка в двух боковых частях может также быть выбрано, например, в соответствии с применяемым материалом, предназначенным для многослойного формования (скорость потока, температура во время многослойного формования и т. д.).
Множество отверстий в боковых частях может быть расположено однородно и равномерно на протяжении каждой из двух боковых частей.
Множество отверстий в боковых частях может быть расположено неравномерно на протяжении каждой из боковых частей. Например, большее количество отверстий или более крупные отверстия могут быть предусмотрены в краевых областях, а более мелкие отверстия или меньшее количество отверстий может быть предусмотрено в центральной области боковой части.
Количество и распределение отверстий в двух боковых частях могут быть идентичными или симметричными относительно центральной части. В то же время, количество и распределение отверстий в двух боковых частях может быть различным в двух боковых частях. В зависимости от структуры упорядоченной нитчатой структуры с учетом приложенного напряжения (боковые части заземлены или соединены с источником напряжения) может наблюдаться немного отличающийся локальный нагрев. Для сглаживания отличий в нагреве и, таким образом, уравновешивания изменения температуры по всей упорядоченной нитчатой структуре можно применять разное количество отверстий или, например, разную плотность проволоки в боковых частях. Таким образом может поддерживаться постоянный нагрев по всей области нагрева упорядоченной нитчатой структуры.
Отношение открытых участков или значение размера открытого участка в центральной поверхности нагревателя в сборе может быть определено и выбрано в соответствии с требуемым результатом испарения или, например, в соответствии с параметрами нагревателя в сборе или устройства, генерирующего аэрозоль, в котором должен применяться нагреватель в сборе. Например, значение размера открытого участка в центральной поверхности или число, размеры и упорядоченная структура отверстий у множества отверстий в центральной поверхности могут быть выбраны в соответствии с жидкостью, подлежащей испарению (вязкость, температура испарения, количество испаряемого вещества и т. д.).
Отношение открытых участков или значение размера открытого участка в двух боковых поверхностях нагревателя в сборе может быть выбрано в соответствии с режимом нагрева посредством упорядоченной нитчатой структуры или в соответствии со способом приведения в контакт упорядоченной нитчатой структуры с основанием нагревателя или приведения в контакт нагревателя в сборе. Значение размера открытого участка в двух боковых поверхностях может также быть выбрано, например, в соответствии с применяемым материалом, предназначенным для многослойного формования (скорость потока, температура во время многослойного формования и т. д.).
Множество отверстий в боковых поверхностях может быть расположено однородно и равномерно на протяжении каждой из двух боковых поверхностей.
Множество отверстий в боковых поверхностях может быть расположено неравномерно на протяжении каждой из боковых поверхностей. Например, большее количество отверстий или более крупные отверстия могут быть предусмотрены в краевых областях, и более мелкие отверстия или меньшее количество отверстий может быть предусмотрено в центральной области боковых поверхностей.
Количество и распределение отверстий в двух боковых поверхностях могут быть идентичными или симметричными относительно центральной поверхности. В то же время, количество и распределение отверстий в двух боковых поверхностях могут быть разными на двух боковых поверхностях. Для сглаживания отличий в нагреве в центральной поверхности и, таким образом, уравновешивания изменения температуры по всей поверхности нагревателя можно применять разное количество отверстий или, например, разную плотность проволоки в боковых поверхностях. Таким образом может поддерживаться постоянный нагрев по меньшей мере по всей центральной поверхности упорядоченной нитчатой структуры.
В плоской упорядоченной нитчатой структуре переходная часть может быть расположена между каждой из двух боковых частей и центральной частью. Каждая переходная часть содержит множество отверстий, образующих открытый участок, например, градиент, тянущийся от открытого участка боковой поверхности до открытого участка центральной поверхности. Распределение открытых участков в пределах переходной части может варьировать от боковой части до центральной части. За счет обеспечения переходной части, например, за счет обеспечения градиента в открытом участке, например, реализуемого с помощью градиента плотности сетки в сетке из нитей, может быть достигнут плавный переход распределения энергии по сетке или электрического сопротивления и соответствующего нагрева.
Переходные части могут соответствовать по размеру, открытым участкам и физическим характеристикам переходным поверхностям нагревателя в сборе.
Если направление, проходящее от боковой части к боковой части упорядоченной нитчатой структуры, определено как продольное направление упорядоченной нитчатой структуры, и каждая переходная часть расположена между двумя боковыми частями и центральной частью, то протяженность переходной части составляет приблизительно 20 процентов от общей продольной протяженности упорядоченной нитчатой структуры вдоль продольного направления.
В плоской упорядоченной нитчатой структуре и нагревателе в сборе могут также предусматриваться изменения в открытом участке, такие как, например, число или размер отверстий в одном или всех элементах из центральной части или центральной поверхности, боковых частей или боковых поверхностей и переходных частей или переходных поверхностей, относительно продольной оси или продольного направления нагревателя в сборе или упорядоченной нитчатой структуры соответственно.
Упорядоченная нитчатая структура, например, может содержать центральную продольную область, проходящую от одной из двух боковых частей через центральную часть к другой из двух боковых частей. Нагреватель в сборе, например, может содержать центральную продольную область, проходящую от одной из двух боковых поверхностей через переходную поверхность, центральную поверхность, вторую переходную поверхность к другой из двух боковых частей. При этом процент от общей площади центральной части внутри центральной продольной области, который составляет открытый участок, может быть меньше, чем процент от общей площади центральной части за пределами центральной продольной области, который составляет открытый участок. При этом открытый участок в центральной продольной области может быть меньше, чем открытый участок за пределами центральной продольной области. Например, в краевых областях вдоль упорядоченной нитчатой структуры можно располагать большее количество или более крупные отверстия, чем в центральной продольной области. Например, плотность сетки вдоль упорядоченной нитчатой структуры может быть выше в центральной продольной области, чем в латеральных продольных областях. Таким образом, распределения энергии может быть сконцентрировано на центральной области центральной части или центральной поверхности. Такое специфическое распределение энергии может быть реализовано, например, с помощью плоской упорядоченной нитчатой структуры, где в продольном направлении упорядоченной нитчатой структуры большее количество нитей расположено в центральной продольной области, чем за пределами центральной продольной области.
Плоская упорядоченная нитчатая структура может представлять собой, например, перфорированный лист. Центральная часть перфорированного листа может содержать множество нитей нагревателя, разделенных или удаленных друг от друга множеством отверстий. Каждая из боковых частей перфорированного листа содержит множество отверстий.
Отверстия могут быть изготовлены, например, путем химического травления или лазерной обработки.
Плоская упорядоченная нитчатая структура может представлять собой, например, упорядоченную сетчатую структуру, где каждая из сетки центральной части и сеток первой и второй боковых частей характеризуется плотностью сетки. Плотность сетки в центральной части ниже, чем плотность сетки в каждой из первой и второй боковых частей. Промежутки между нитями сеток образуют открытый участок центральной части и открытые участки каждой из двух боковых частей.
Упорядоченные сетчатые структуры могут быть изготовлены за счет плетения с применением различных режимов плетения для изготовления различных частей сетки. Таким образом, может быть изготовлена одна полоска или непрерывная лента сетки с сетками различной плотности в боковой части и центральной части или центральной поверхности и двух боковых поверхностях. Полученная непрерывная лента сетки может быть разрезана на полоски сетки соответствующего размера.
Упорядоченная нитчатая структура может быть изготовлена с низкой стоимостью, надежным и воспроизводимым способом. Упорядоченная нитчатая структура может быть изготовлена за одну стадию изготовления, не требуя сборки отдельных деталей упорядоченной нитчатой структуры.
В упорядоченной сетчатой структуре градиент плотности сетки может быть размещен между первой частью и центральной частью и между центральной частью и второй боковой частью. Эти градиенты сетки представляют собой переходные части между центральной частью и боковыми частями.
Сетка может представлять собой тканую сетку. Сетка центральной части и центральной поверхности может предусматривать расстояние между нитями утка такого же размера, как и расстояния между нитями основы сетки центральной части или центральной поверхности. Таким образом может быть изготовлена сетка, имеющая отверстия правильной квадратной конфигурации в центральной части и центральной поверхности.
Сетки двух боковых частей и боковых поверхностей могут предусматривать расстояние между нитями утка больше нуля и не предусматривать какого-либо расстояния между нитями основы. Таким образом могут быть изготовлены очень небольшие, равномерно расположенные отверстия в сетках боковых частей и боковых поверхностей.
Предпочтительно, в направлении плетения упорядоченной нитчатой структуры одинаковое число нитей (основы) расположено рядом друг с другом по всей длине упорядоченной нитчатой структуры. В этих вариантах осуществления продолжающиеся нити основы проходят предпочтительно по меньшей мере от первой боковой поверхности до второй боковой поверхности и более предпочтительно вдоль всей упорядоченной структуры от одной боковой части через центральную часть до второй боковой части. Посредством этого способа могут быть изготовлены упорядоченные сетчатые структуры, в которых расстояние между нитями основы в двух боковых частях равно расстоянию между нитями основы центральной части или расстояние между нитями основы в двух боковых поверхностях равно расстоянию между нитями основы центральной поверхности.
Предпочтительно упорядоченная нитчатая структура представляет собой упорядоченную сетчатую структуру.
Для нитей упорядоченной нитчатой структуры может применяться любой электрически проводящий материал, подходящий для изготовления упорядоченной нитчатой структуры и для нагревания.
Предпочтительными материалами для упорядоченной нитчатой структуры являются металлы, в том числе сплавы металлов, и углеродные волокна. Углеродные волокна могут быть добавлены к металлам или другому материалу-носителю для изменения сопротивления нитей.
Диаметры нитей могут находиться в диапазоне от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров, предпочтительно от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 30 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 12 микрометров до приблизительно 20 микрометров, например, приблизительно 16 микрометров.
Боковые части, изготовленные из сетки, могут быть сжаты. Таким образом, может быть улучшен электрический контакт между отдельными нитями сетки и, следовательно, боковыми частями упорядоченной нитчатой структуры.
Размеры отверстий в центральной части или центральной поверхности, например, могут характеризоваться длиной и шириной или диаметром от приблизительно 25 микрометров до приблизительно 75 микрометров, например, длиной и шириной или диаметром от приблизительно 60 до приблизительно 80 микрометров.
Размеры отверстий в боковых частях или боковых поверхностях, например, могут характеризоваться длиной и шириной от приблизительно 0,5 микрометра до приблизительно 75 микрометров. Предпочтительно, размеры отверстий в боковых частях и боковых поверхностях, например, характеризуются шириной не более приблизительно 75 микрометров, тогда как длина, наоборот, уменьшается до приблизительно 0,5 микрометра. Предпочтительно размеры отверстий в боковых частях и боковых поверхностях характеризуются диаметром от приблизительно 5 микрометров до приблизительно 50 микрометров или соответствуют открытым участкам.
2
2
2
2
2
2
Центральная часть плоской упорядоченной нитчатой структуры может характеризоваться размером, например, в диапазоне от приблизительно 5 ммдо приблизительно 35 мм, например, в диапазоне от приблизительно 10 ммдо приблизительно 30 мм, например, приблизительно 25 мм. Предпочтительно центральная часть имеет прямоугольную, предпочтительно практически квадратную форму, например, приблизительно 5×5 мм. Рассеивание тепла может оставаться на низком уровне в частях с приблизительно одинаковой длиной и шириной.
2
2
2
2
2
2
Центральная поверхность нагревателя в сборе может характеризоваться размером, например, в диапазоне от приблизительно 5 ммдо приблизительно 35 мм, например, в диапазоне от приблизительно 10 ммдо приблизительно 30 мм, например, приблизительно 25 мм. Предпочтительно центральная поверхность имеет прямоугольную, предпочтительно практически квадратную форму, например, приблизительно 5×5 мм. Рассеивание тепла может оставаться на низком уровне в поверхностях с приблизительно одинаковой длиной и шириной.
По всей данной заявке всякий раз при упоминании значения следует понимать, что данное значение раскрыто однозначным образом. В то же время, следует также понимать, что по техническим соображениям значение не обязательно представляет собой точное значение.
2
2
2
2
2
2
Боковая часть упорядоченной нитчатой структуры может характеризоваться размером, например, в диапазоне от приблизительно 3 ммдо приблизительно 15 мм, например, в диапазоне от приблизительно 5 ммдо приблизительно 10 мм, например, приблизительно 5 мм или приблизительно 10 мм.
2
2
2
2
2
2
Боковая поверхность нагревателя в сборе может характеризоваться размером, например, в диапазоне от приблизительно 3 ммдо приблизительно 15 мм, например, в диапазоне от приблизительно 5 ммдо приблизительно 10 мм, например, приблизительно 5 мм или приблизительно 10 мм.
2
Предпочтительно боковые части и боковые поверхности имеют форму полосок, например, прямоугольной полоски размером приблизительно 5 × (1-2) мм.
Размеры контактных частей или боковых частей и боковых поверхностей, соответственно, могут быть адаптированы для обеспечения надлежащего контакта с соединителями, применяемыми для соединения нагревателя в сборе с блоком питания, например контакта с пружинными контактами.
2
2
2
Число отверстий множества отверстий в центральной части, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 100 отверстий на мм, предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 70 отверстий на мм, например, приблизительно 40 отверстий на мм.
2
2
2
Число отверстий множества отверстий в центральной поверхности, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 100 отверстий на мм, предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 70 отверстий на мм, например, приблизительно 40 отверстий на мм.
2
2
2
Число отверстий множества отверстий в боковой части, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 400 отверстий на мм, предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 350 отверстий на мм, например, от приблизительно 300 до приблизительно 350 отверстий на мм.
2
2
2
Число отверстий множества отверстий в боковой поверхности, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 400 отверстий на мм, предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 350 отверстий на мм, например, от приблизительно 300 до приблизительно 350 отверстий на мм.
Упорядоченная нитчатая структура может быть предварительно обработана. Предварительная обработка может представлять собой химическую или физическую предварительную обработку, например, изменение поверхностных свойств поверхности нити. Например, поверхность нити может быть обработана для повышения смачиваемости нити, предпочтительно только в центральной части или центральной поверхности. Было обнаружено, что повышенная смачиваемость особенно благоприятна для жидкостей, обычно используемых в электронных устройствах для испарения, так называемых жидкостей для электронных сигарет. Жидкости для электронных сигарет обычно содержат вещество, образующее аэрозоль, такое как глицерин или пропиленгликоль. Жидкости могут дополнительно содержать ароматизаторы или никотин.
Жидкости, образующие аэрозоль, подвергаемые испарению с помощью нагретой упорядоченной нитчатой структуры согласно настоящему изобретению, содержат по меньшей мере одно вещество, образующее аэрозоль, и жидкую добавку.
Жидкость, образующая аэрозоль, может предусматривать воду.
Жидкая добавка может представлять собой любое одно из жидкого ароматизатора или жидкого стимулирующего вещества или их комбинацию. Жидкий ароматизатор может, например, включать табачный ароматизатор, табачный экстракт, фруктовый ароматизатор или кофейный ароматизатор. Жидкая добавка может, например, представлять собой сладкую жидкость, такую как, например, ваниль, карамель и какао, травяную жидкость, пряную жидкость или стимулирующую жидкость, содержащую, например, кофеин, таурин, никотин или другие стимулирующие средства, известные для использования в пищевой промышленности.
Плоская упорядоченная нитчатая структура может характеризоваться общим электрическим сопротивлением, составляющим от приблизительно 0,5 Ом до приблизительно 4 Ом, более предпочтительно от приблизительно 0,8 Ом до приблизительно 3 Ом, еще более предпочтительно приблизительно 2,5 Ом.
Предпочтительно электрическое сопротивление центральной части составляет более приблизительно 0,5 Ом, более предпочтительно - более 1 Ом, еще более предпочтительно - приблизительно 2 Ом.
Предпочтительно электрическое сопротивление каждой из первой и второй боковых частей составляет менее приблизительно 100 мОм, более предпочтительно - менее приблизительно 50 мОм, например, сопротивление составляет от приблизительно 5 мОм до приблизительно 25 мОм. Предпочтительно электрическое сопротивление каждой из первой и второй боковых частей составляет более приблизительно 3 мОм, более предпочтительно - более приблизительно 5 мОм.
Вследствие открытой структуры на протяжении всей упорядоченной нитчатой структуры сопротивление упорядоченной нитчатой структуры, например, отличается от такового для сетки из нитей из предыдущего уровня техники, где на нагреватель в сборе установлена однородная сетка с одинаковой плотностью сетки на протяжении всей упорядоченной нитчатой структуры или где упорядоченная нитчатая структура состоит из сетки с двумя боковыми металлическими пластинами в качестве контактов. Вследствие наличия определенного открытого участка в боковых частях, сопротивление в пределах всей упорядоченной нитчатой структуре может быть оптимизировано с точки зрения приведения в контакт и нагрева упорядоченной нитчатой структуры, а также с точки зрения сборки и применения нагревателя в сборе, содержащего упорядоченную нитчатую структуру.
Упорядоченная нитчатая структура согласно настоящему изобретению может быть охарактеризована ее сопротивлением. Сопротивление в областях контакта является более высоким, чем при применении металлических пластин в качестве контактов, однако может быть таким же или более высоким в области нагрева, например, в зависимости от плотности сетки, применяемой для центральной нагревательной части.
Преимущественно проницаемый для жидкости нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, содержит основание, содержащее отверстие, проходящее через основание. Электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура согласно настоящему изобретению, описываемая в данном документе, занимает отверстие в основании. Нагреватель в сборе дополнительно содержит крепежную деталь, прикрепляющую плоскую упорядоченную нитчатую структуру к основанию.
Крепежная деталь сама по себе может быть электрически проводящей и может служить в качестве электрического контакта для проведения тока нагрева через упорядоченную нитчатую структуру.
Крепежная деталь может представлять собой химическую или механическую крепежную деталь. Упорядоченная нитчатая структура может, например, быть прикреплена к основанию с помощью образования связи или склеивания.
Предпочтительно крепежная деталь представляет собой механическую крепежную деталь, такую как зажимы, винты или крепежная деталь для крепления формы. Зажимы и плоские нагреватели в сборе, в которых применяются зажимы для крепления упорядоченной нитчатой структуры к основанию нагревателя, были подробно описаны в публикации международной заявки на патент WO 2015/117701. В данном документе приведена ссылка на данную публикацию международной заявки на патент WO 2015/117701, и ее содержание, относящееся к нагревателю в сборе и зажимам, применяемым и описанным в ней, включено в данный документ.
Крепежная деталь может быть одной или представлять собой комбинацию из вышеупомянутых крепежных деталей.
Предпочтительно нагреватель в сборе представляет собой плоский нагреватель в сборе, предпочтительно резистивно нагреваемый проницаемый для жидкости плоский нагреватель в сборе.
Согласно настоящему изобретению также предусмотрена электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль. Система содержит устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Система дополнительно содержит проницаемый для жидкости нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению, описываемый в данном документе, или проницаемый для жидкости нагреватель в сборе, содержащий плоскую упорядоченную нитчатую структуру согласно настоящему изобретению, описываемую в данном документе, для нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Картридж содержит корпус с отверстием, при этом нагреватель в сборе проходит через отверстие в корпусе картриджа. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит основной блок, образующий полость для приема картриджа, источник электропитания и электрические контакты для соединения источника электропитания с нагревателем в сборе для нагрева упорядоченной нитчатой структуры.
Предпочтительно картридж содержит жидкость, содержащую по меньшей мере вещество, образующее аэрозоль, и жидкую добавку.
Признаки и преимущества системы, генерирующей аэрозоль, были описаны в связи с упорядоченной нитчатой структурой согласно настоящему изобретению и в связи с нагревателем в сборе согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение дополнительно описано применительно к вариантам осуществления, которые проиллюстрированы с помощью следующих графических материалов, на которых:
на фиг.1 представлена схематическая иллюстрация упорядоченной сетчатой структуры;
на фиг.1a представлена другая схематическая иллюстрация упорядоченной сетчатой структуры из фиг.1;
на фиг.2 представлен покомпонентный вид нагревателя в сборе с упорядоченной сетчатой структурой;
на фиг.3 показан собранный нагреватель в сборе с сеткой из фиг.2;
на фиг.4 показано основание нагревателя с упорядоченной сетчатой структурой;
на фиг.5 представлен увеличенный вид фиг.4;
на фиг.6 показаны увеличенные виды переходных и контактных частей упорядоченной сетчатой структуры;
на фиг.7 показана покрытая оловом контактная часть сетчатого нагревателя;
на фиг.8 представлена схематическая иллюстрация другого варианта осуществления упорядоченной сетчатой структуры;
на фиг.9 представлена схематическая иллюстрация плотности сетки нагревателя в сборе между двумя точками контакта на упорядоченной нитчатой структуре, например, упорядоченной нитчатой структуре из фиг.1;
на фиг.9a представлена схематическая иллюстрация плотности сетки упорядоченной нитчатой структуры, например из фиг.1;
на фиг.10 представлена схематическая иллюстрация распределения сопротивления на протяжении нагревателя в сборе.
фиг.1
На  показана упорядоченная сетчатая структура 1 для резистивно нагреваемого плоского проницаемого для жидкости нагревателя. Упорядоченная сетчатая структура характеризуется прямоугольной конфигурацией, имеющей длину 101 (Lf), и содержит первую боковую часть 2, центральную часть 3 и вторую боковую часть 4. Первая и вторая боковые части 2, 4 расположены на противоположных сторонах центральной части 3. Центральная часть разработана таким образом, что она является основной областью нагрева упорядоченной сетчатой структуры. На фиг.1 три части сетки из нитей характеризуются прямоугольной конфигурацией, и две боковые части 2, 4 имеют одинаковый размер.
2
2
Сетки, образующие первую и вторую боковые части 2, 4, характеризуются более высокой плотностью, чем сетка, образующая центральную часть 3. Предпочтительно, сетки боковых частей характеризуются идентичной плотностью. Сетки боковых частей имеют открытый участок, образованный суммой промежутков между нитями сетки, который предпочтительно составляет меньше 20 процентов от общей площади каждой из первой и второй боковых частей. Таким образом, в каждой из первой и второй боковых частей 2, 4 открытый участок предпочтительно составляет максимально приблизительно 1 мм, при этом общий размер каждой из первой и второй боковых частей составляет приблизительно 5 мм.
Каждую из боковых или контактных частей можно приводить в контакт, например, с помощью пружинного контакта, в одном месте, как указано с помощью точек 28, 48 контакта. На точки 28, 48 контакта подается напряжение. Ток, текущий между боковыми частями 2, 4, вызывает резистивный нагрев сетки из нитей в центральной части 3, что соответствует ее высокому сопротивлению центральной области.
фиг.1a
На  показана такая же упорядоченная сетчатая структура 1, как на фиг.1. В случае когда они расположены в нагревателе в сборе и находятся в контакте в точках 28, 48 контакта, участки упорядоченной нитчатой структуры образуют поверхности нагревателя, при этом каждая занимает 20 процентов расстояния между первой точкой 28 контакта и второй точкой 48 контакта.
Продольная ось 100 образована между первой и второй точками 28, 48 контакта, при этом продольная ось соответствует центральной продольной оси упорядоченной нитчатой структуры 1. Вдоль продольной оси 100 измеряется сопротивление поверхности нагревателя (см. дополнительно ниже).
Первая поверхность 11 занимает положение от первой точки 28 контакта до 20 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси в направлении второй точки контакта.
Первая переходная поверхность 12 занимает положение от 20 процентов до 40 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси.
Центральная поверхность 13 занимает положение от 40 процентов до 60 процентов расстояния между первой и второй точками контакта 28, 48 вдоль продольной оси.
Вторая переходная поверхность 14 занимает положение от 60 процентов до 80 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси.
Вторая боковая поверхность 15 занимает положение от 80 процентов до 100 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси, отсчитываемого от первой точки контакта в направлении второй точки контакта.
Центральная поверхность 13 характеризуется низкой плотностью сетки по всей своей поверхности.
Первая и вторая боковые поверхности 11, 15 характеризуются высокой плотностью сетки по всей своей поверхности.
Первая и вторая переходные поверхности 12, 14 содержат части с высокой плотностью сетки и части с низкой плотностью сетки.
фиг.2
фиг.3
На  и схематически показан пример расположения плоского проницаемого для жидкости нагревателя в сборе с упорядоченной сетчатой структурой. В покомпонентном виде нагревателя на фиг.2 показаны электрически изолирующее основание 50, нагревательный элемент и упорядоченная нитчатая структура в виде упорядоченной сетчатой структуры 1 и двух металлических листов 6. Металлические листы, например, могут представлять собой листы из олова, служащие для изменения электрического контакта соединителей, например контактных штырей, с боковыми частями 20 упорядоченной сетчатой структуры 1.
Основание 50 имеет форму круглого диска и содержит расположенное по центру отверстие 51. Основание содержит два высверленных отверстия 52, расположенные в основании по диагонали друг напротив друга. Высверленные отверстия 52 могут служить для размещения и осуществления установки нагревателя в сборе, например в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Упорядоченная сетчатая структура 1 содержит центральную часть 3 и в варианте осуществления, показанном на фиг.2 и 3, -две боковые части 20, созданные многослойным формованием c применением PEEK. Упорядоченная сетчатая структура расположена над расположенным по центру отверстием 51 квадратной формы и над основанием 50. Вся центральная часть 3 упорядоченной сетчатой структуры оказывается лежащей над отверстием 51. Две боковые части 20, в частности те части боковых частей, которые созданы многослойным формованием c применением PEEK и покрыты оловом (покрыты металлическими листами 6), оказываются лежащими на основании 50.
Ширина сетки центральной части 3 меньше ширины отверстия 51, вследствие чего на обеих латеральных сторонах центральной части 3 сформирована открытая часть 511 отверстия 51. Открытые части не покрыты сеткой. Покрытая оловом плотная сетка боковых частей образует более плоский контактный участок 24, чем сетка сама по себе. Контактный участок 24 расположен параллельно верхней поверхности основания 50 нагревателя в сборе. Контактные участки 24 предназначены для приведения в контакт нагревателя в сборе посредством электрического соединителя, например от батареи.
На фиг.3 показан нагреватель в сборе из фиг.2 в собранном состоянии. Упорядоченная сетчатая структура 1 может быть прикреплена к основанию 50 механическими средствами или, например, с помощью клея.
фиг.4
На  показано основание 50 нагревателя с упорядоченной сетчатой структурой 1, прикрепленной к нему. Упорядоченная сетчатая структура представляет собой прямоугольную полоску сетки с сеткой высокой плотности в контактных участках 24 нагревателя в сборе и сеткой низкой плотности между ними, где образуется область нагрева нагревателя в сборе.
фиг.5
Это можно лучше увидеть на , на которой представлен увеличенный вид детали из фиг.4. Сетка низкой плотности из центральной части упорядоченной сетчатой структуры характеризуется прямоугольными промежутками 30 в микрометровом диапазоне, например, их размер составляет 70 микрометров. При диаметре проволоки, образующей нити, который составляет 16 микрометров, открытый участок центральной части покрывает приблизительно 75 процентов от общей площади центральной части.
Сетка высокой плотности из боковых частей 2 упорядоченной сетчатой структуры характеризуется меньшими промежутками 21, размер которых составляет приблизительно 0,1 микрометра х 5 микрометров. При диаметре нити, составляющем 16 микрометров, открытый участок боковых частей покрывает приблизительно 3 процента от общей площади каждой из боковых частей.
Упорядоченная сетчатая структура была получена одним куском за счет различных режимов плетения.
Количество нитей в направлении плетения идентично по всей упорядоченной нитчатой структуре. Направление плетения соответствует направлению основы упорядоченной нитчатой структуры, при этом направление основы соответствует основному направлению движения тока в упорядоченной сетчатой структуре. В то же время, плотность плетения нитей в направлении утка (перпендикулярно к направлению основы) увеличена в боковых частях 2. Расстояние между нитями в направлении утка может быть уменьшено до нуля в боковых частях 2, 4.
При этом в сетке на фиг.4 и 5 отсутствует переходная часть между боковой частью 2 и центральной частью 3. В зависимости от режима получения в переходной части может предусматриваться градиент плотности в плотности сетки. Предпочтительно, такой градиент плотности плавно изменяется от низкой плотности сетки центральной части до более высокой плотности сетки боковой части и наоборот.
фиг.6
На  небольшая переходная часть 32 расположена между центральной частью 3 и сжатой боковой частью 22.
Сетка с более высокой плотностью в боковых частях 22 была сжата для улучшения электрического контакта между отдельными нитями сетки. Расстояние от нити до нити между нитями 35 основы составляет от приблизительно 25 микрометров до 75 микрометров, на фиг.6 - приблизительно 70 микрометров. Расстояние от нити до нити между нитями 36 утка равно нулю. Открытый участок в боковых частях образуется путем изготовления упорядоченной нитчатой структуры с помощью плетения.
фиг.7
Чтобы улучшить электрический контакт боковой части 22, наиболее отдаленная от центра часть сжатой боковой части 22 покрыта оловом 61, как можно увидеть на .
фиг.8
На  показана упорядоченная сетчатая структура 1, содержащая первую боковую часть 2, промежуточную центральную часть 3 и противоположную вторую боковую часть 4. Плотность сетки в двух боковых частях 2, 4 выше, чем плотность сетки в центральной части 3. Упорядоченная сетчатая структура 1 содержит продольную центральную часть 38, расположенную вдоль продольной центральной оси упорядоченной сетчатой структуры 1. Плотность сетки в данной продольной центральной части 38 выше, чем за ее пределами в латеральных боковых областях 37 упорядоченной сетчатой структуры. Продольная центральная часть 38 характеризуется шириной, составляющей от приблизительно 50% до 60% от общей ширины упорядоченной сетчатой структуры 1.
Более высокая плотность сетки в центральной области 33 центральной части приводит к высокой плотности энергии в данной области и концентрирует основную зону нагрева в данной центральной области 33 центральной части 3. Вследствие различной плотности сетки в разных областях упорядоченной сетчатой структуры, самая высокая плотность энергии находится в средней или центральной области 33 центральной части 3. Участки с более низкой плотностью в латеральных областях 37 в центральной части 3 характеризуются сравнительно высоким сопротивлением. График плотности энергии на протяжении ширины центральной части 3 показан с помощью линии 85.
Боковые части 2, 4 образуют контактные площадки с сеткой высокой плотности, которые характеризуются сравнительно низким сопротивлением. Электрические контакты предпочтительно находятся в центре боковых частей 2, 4, где электрическое сопротивление является самым низким в боковых частях.
Примеры, показанные на фигурах, как правило, имеют симметричные боковые части с одинаковым размером и одинаковой плотностью или распределением плотности сетки. Такие варианты осуществления упрощают изготовление и симметричное расположение нагревателя в сборе. В то же время, для достижения требуемого режима распределения энергии в сетке из нитей легко можно обеспечить асимметричные части упорядоченной сетчатой структуры и градиенты сетки.
фиг.9
На  показано распределение открытых участков у нагревателя в сборе, например, содержащего упорядоченную сетчатую структуру из фиг.1а. На вертикальной оси (O[%]) указан открытый участок в разных поверхностях упорядоченной нитчатой структуры. На горизонтальной оси (L[%]) указано положение на продольной оси 100 от первой точки контакта до второй точки контакта.
В первой поверхности 11 открытый участок S1OA является небольшим, на фиг.9 это обозначено как 5 процентов. В центральной поверхности 13 открытый участок ScOA является большим, на фиг.9 это обозначено как 60 процентов. Во второй поверхности 15 открытый участок S2OA снова является небольшим, на фиг.9 это обозначено как 5 процентов, как на первой поверхности 11.
В первой переходной поверхности 12 открытый участок варьируется на протяжении длины переходной поверхности 12. Вначале открытый участок переходной поверхности T1OA идентичен открытому участку первой поверхности S1OA. Затем открытый участок первой переходной поверхности T1OA не превышает открытый участок центральной поверхности ScOA.
Вторая переходная поверхность 14, расположенная между центральной поверхностью 13 и второй поверхностью 15, симметрична первой переходной поверхности 12 относительно центральной поверхности 13. Во второй переходной поверхности 14 открытый участок T2OA также варьируется на протяжении длины переходной поверхности 14. Вначале открытый участок второй переходной поверхности T2OA идентичен открытому участку центральной поверхности ScOA. Затем открытый участок второй переходной поверхности не превышает открытый участок второй боковой поверхности S2OA.
По определению упорядоченная нитчатая структура содержит две боковые поверхности 11, 15, две переходные поверхности 12, 14 и центральную поверхность 13, каждая проходящая на 20 процентов вдоль продольной оси 100 упорядоченной нитчатой структуры.
фиг.9a
На  показано распределение открытых участков упорядоченной нитчатой структуры, например, упорядоченной сетчатой структуры из фиг.1. На вертикальной оси указан открытый участок в разных участках упорядоченной нитчатой структуры. На горизонтальной оси (Lf[%]) указано положение на продольной оси вдоль длины Lf упорядоченной нитчатой структуры.
В первой боковой части 2 открытый участок P1OA является небольшим, на фиг.9 это обозначено как 5 процентов. В центральной части 3 открытый участок PcOA является большим, на фиг.9 это обозначено как 60 процентов. Во второй боковой части 4 открытый участок P2OA снова является небольшим, на фиг.9 это обозначено как 5 процентов, как в первой боковой части 2.
По определению упорядоченная нитчатая структура содержит две боковые части 2, 4 и центральную часть 3. Каждая боковая часть занимает приблизительно 25 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры, а центральная часть занимает приблизительно 50 процентов размера упорядоченной нитчатой структуры.
фиг.10
На  показана схематическая иллюстрация примера распределения сопротивления вдоль продольной оси 100 нагревателя в сборе между первой точкой контакта в положении 0% и второй точкой контакта в положении 100%. На вертикальной оси указано сопротивление (R) нагревателя в сборе вплоть до общего сопротивления Rt нагревателя в сборе. На горизонтальной оси (L[%]) указано положение на продольной оси от первой точки контакта до второй точки контакта.
В примере согласно фиг.10 в нагревателе в сборе предусмотрено первое сопротивление R1, которое присутствует на 20 процентах вдоль продольной оси, начиная от первой точки контакта 0 в направлении второй точки контакта. Сопротивление первой переходной области R1tp присутствует на участке от 20 процентов до 40 процентов вдоль продольной оси. Сопротивление центральной области Rc присутствует на участке от 40 процентов до 60 процентов вдоль продольной оси и после первой точки контакта. Сопротивление второй переходной области R2tp присутствует на участке от точки между 60 процентами и 80 процентами вдоль продольной оси после первой точки контакта. Второе сопротивление присутствует на участке от 80 процентов до 100 процентов, то есть на протяжении последних 20 процентов нагревателя в сборе вдоль продольной оси между первой и второй точками контакта.
Нагреватель в сборе приводят в контакт в первой и второй точках контакта и обеспечивают течение тока через упорядоченную нитчатую структуру нагревателя в сборе.
Первое сопротивление R1 может составлять максимум до 13 процентов от общего сопротивления Rt и не менее 0,5 процента от общего сопротивления Rt.
Каждое из сопротивлений первой и второй переходной области R1tp, R2tp не выше, чем сопротивление центральной области, для предотвращения экстенсивного нагрева переходной поверхности нагревателя в сборе. Как правило, сопротивление первой и второй переходной области R1tp, R2tp характеризуется значением в диапазоне от первого сопротивления R1 до сопротивления центральной области Rc или от сопротивления центральной области Rc до второго сопротивления R2 соответственно. Сопротивление центральной области Rc составляет приблизительно 50 процентов от общего сопротивления Rt нагревателя в сборе. Предпочтительно сопротивление центральной области Rc составляет более 50 процентов от общего сопротивления Rt. Второе сопротивление может составлять максимум до 13 процентов от общего сопротивления Rt и не менее 0,5 процента от общего сопротивления Rt.
Первое и второе сопротивление R1, R2, сопротивление первой и второй переходной области R1tp, R2tp и сопротивление центральной области Rc дают в сумме общее сопротивление Rt нагревателя в сборе.
Как становится очевидно из распределения сопротивления, чтобы достичь такого же или специфического режима сопротивления на поверхностях нагревателя в сборе боковые части упорядоченных нитчатых структур, например, могут быть меньше или больше, содержать большее количество отверстий меньшего размера или меньшее количество отверстий большего размера, быть меньшего размера и характеризоваться более высокой плотностью сетки или быть большего размера и характеризоваться меньшей плотностью сетки. Такие изменения обеспечивают большую гибкость в применении упорядоченной нитчатой структуры и нагревателя в сборе. Например, это дает возможность адаптировать упорядоченную нитчатую структуру и нагреватель в сборе к различным жидкостям, подлежащим аэрозолизации, например, жидкостям с большей или меньшей вязкостью.
Упорядоченная нитчатая структура может быть легко адаптирована к нагревателям различного размера или к устройствам, генерирующим аэрозоль, характеризующимся большей или меньшей мощностью, доступной для осуществления нагрева нагревателя, содержащего упорядоченную нитчатую структуру.