ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ВИДИМЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ ЖИДКОСТИ, ДЛЯ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМЫ
EVAPORATION UNIT COMPRISING A VISIBLE HEATING ELEMENT AND A LIQUID DELIVERY DEVICE FOR AN AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к испарительному узлу для генерирующей аэрозоль системы, такой как удерживаемая рукой электрическая генерирующая аэрозоль система.
Известны удерживаемые рукой электрические генерирующие аэрозоль системы, состоящие из части в виде устройства, содержащей батарею и электронную схему управления, и части в виде картриджа, содержащей запас образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, и электрический испаритель. Испаритель обычно содержит катушку из нагревательной проволоки, намотанную вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким образующим аэрозоль субстратом, удерживаемым в части для хранения жидкости. Часть в виде картриджа обычно содержит не только запас образующего аэрозоль субстрата и электрический испаритель, но также и мундштук, через который пользователь вдыхает аэрозоль.
В обычных генерирующих аэрозоль системах не всегда возможно полное испарение жидкой образующей аэрозоль среды. Могут образовываться остатки при транспортировке и нагреве жидкого образующего аэрозоль субстрата. Такие остатки способны влиять на образование аэрозоля. В частности, остатки способны ухудшать воспроизводимость образования аэрозоля. С целью повышения степени удовлетворенности потребителя, желательно обеспечить для потребителей возможность визуального контроля чистоты функциональных компонентов испарителя, используемого в генерирующих аэрозоль системах.
В обычных генерирующих аэрозоль системах испаритель обычно не является легкодоступным, и нагревательные элементы, как правило, являются очень небольшими и хрупкими. Таким образом, в этих системах очистка испарителя очень сложна или вообще невозможна.
В некоторых случаях было бы также желательно дополнить и облегчить манипулирование продуктом и уход за ним путем создания генерирующих аэрозоль систем модульного типа, в которых обеспечивается возможность легкой и качественной очистки отдельных компонентов пользователями.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен испарительный узел для генерирующей аэрозоль системы, содержащий устройство доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата, предназначенное для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата, и нагревательный узел. Нагревательный узел содержит теплостойкую подложку и электрический нагревательный элемент. Устройство доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата доставляет жидкий образующий аэрозоль субстрат к по меньшей мере поверхности нагревательного узла, причем нагревательный элемент изолирован от жидкого образующего аэрозоль субстрата во время нормального использования.
Теплостойкая подложка испарительного узла может быть прозрачной или полупрозрачной. Теплостойкая подложка нагревательного узла может быть изготовлена из стекла, теплостойкого стекла, керамики, кремния, полупроводников, металлов и металлических сплавов.
Теплостойкая подложка может быть изготовлена из чистого стекла или смеси со стеклом, а также из стекла с определенной кристаллической ориентацией для обеспечения возможности получения оптимизированных эффектов теплопередачи.
Благодаря образованию нагревательного узла из прозрачных или полупрозрачных материалов, пользователь имеет возможность легкого осмотра и оценки необходимости в очистке поверхности теплостойкой подложки. С целью очистки указанной поверхности, обеспечивается возможность промывки нагревательного узла водой или подходящей чистящей жидкостью.
Теплостойкая подложка может быть по существу плоской, и она может иметь любую требуемую форму. Теплостойкая подложка может иметь прямоугольную, многоугольную, круглую или овальную форму, и ее размеры по ширине и длине могут составлять, например, от 3 до 10 миллиметров. Толщина теплостойкой подложки может находиться в диапазоне от 0,2 до 2,5 миллиметра. В некоторых вариантах осуществления теплостойкая подложка может иметь прямоугольную форму с размерами 7×6 миллиметров или 5×5 миллиметров (Длина × Ширина) и толщиной от 1 до 1,5 миллиметра.
Используемый в данном документе термин «по существу плоский» означает компоновку, которая имеет форму по существу двумерного объекта. Таким образом, по существу плоская теплостойкая подложка проходит в двух направлениях на значительно большее расстояние, чем в третьем направлении. В частности, размеры по существу плоской теплостойкой подложки в двух направлениях в каждом из указанных двух направлений составляют по меньшей мере в 5 раз больше, чем в указанном третьем направлении. Указанные два направления могут задавать плоскость теплостойкой подложки, а указанное третье направление может задавать толщину теплостойкой подложки по нормали к указанной плоскости. Примером по существу плоской теплостойкой подложки является объект между двумя воображаемыми по существу параллельными планарными поверхностями, в котором расстояние между двумя указанными воображаемыми поверхностями значительно меньше, чем протяженность объекта в направлении, параллельном указанным поверхностям. Как описано выше, протяженность указанного объекта в двух перпендикулярных направлениях, параллельных указанным поверхностям, может быть по меньшей мере в пять раз больше, чем расстояние (или толщина) между двумя указанными параллельными поверхностями. В некоторых вариантах осуществления по существу плоская теплостойкая подложка является планарной, и расстояние между указанными параллельными поверхностями будет представлять собой толщину материала, используемого для образования нагревателя. В других вариантах осуществления по существу плоская теплостойкая подложка изогнута вдоль одного или более направлений, с образованием, например, куполообразной формы или мостовой формы.
Нагревательный элемент может быть прозрачным, но он может также содержать частично прозрачные или непрозрачны материалы. Например, нагревательный элемент может содержать металлические слои или элементы в по меньшей мере одной из поверхностей теплостойкой подложки, предназначенные для образования резистивного элемента. Кроме того, могут быть предусмотрены непрозрачные контактные площадки для обеспечения электропроводности и для соединения с другими частями устройства. Указанные непрозрачные участки используются лишь в той степени, в которой пользователь даже при их наличии имеет возможность наблюдения поверхности теплостойкой подложки и оценки необходимости ее очистки.
Нагревательный элемент изолирован от жидкого образующего аэрозоль субстрата во время нормального использования. Выражение «изолирован от жидкого образующего аэрозоль субстрата», используемое по всей данной заявке, следует понимать в том смысле, что нагревательный элемент выполнен таким образом, чтобы он не вступал в непосредственный контакт с жидким образующим аэрозоль субстратом во время нормального использования. Например, как раскрыто более подробно ниже, нагревательный элемент может быть выполнен внутри объема теплостойкой подложки, помещен между двумя элементами теплостойкой подложки с образованием сэндвич-структуры или покрыт защитным слоем теплостойкого материала. Благодаря такой конфигурации, обеспечивается возможность полного предотвращения контакта между нагревательным элементом и жидким образующим аэрозоль субстратом.
Выражение «изолирован от жидкого образующего аэрозоль субстрата» следует также понимать в том смысле, что оно охватывает варианты осуществления, в которых нагревательный элемент выполнен на той поверхности теплостойкой подложки, на которую не осуществляется непосредственная доставка образующего аэрозоль субстрата. Например, в некоторых вариантах осуществления жидкий образующий аэрозоль субстрат может доставляться к передней стороне теплостойкой подложки, а нагревательный элемент может быть выполнен на задней стороне теплостойкой подложки.
В таких конфигурациях возможно, что не будет предотвращен непрямой контакт между нагревательным элементом и жидким образующим аэрозоль субстратом. Такой непрямой контакт возможен в случае, если остаточный жидкий образующий аэрозоль субстрат затекает на теплостойкую подложку, или в случае, если испаренный жидкий образующий аэрозоль субстрат конденсируется на нагревательном элементе.
Нагревательный элемент может быть выполнен в виде тонкопленочного покрытия, образованного на поверхности теплостойкой подложки. Нагревательный элемент может быть выполнен на поверхности теплостойкой подложки путем погружения, осаждения или печати. Материал тонкопленочного нагревательного элемента может представлять собой любой материал, который имеет обычные электрические свойства и достаточно высокую адгезию к теплостойкой подложке.
С целью обеспечения возможности однородного нагрева теплостойкой подложки, указанное тонкопленочное покрытие нагревательного элемента может проходить по существу по всей поверхности теплостойкой подложки. Геометрическая форма нагревательного элемента может варьироваться, и возможна любая подходящая форма для получения требуемого электрического сопротивления и требуемой нагревательной способности.
Узел нагревательного элемента может быть расположен в такой конфигурации в испарительном узле, чтобы одна из больших поверхностей теплостойкой подложки, именуемая также передней поверхностью, была обращена к устройству доставки. При использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат распыляется по существу лишь на переднюю поверхность теплостойкой подложки.
Нагревательный элемент выполнен на той большой поверхности теплостойкой подложки, которая обращена в противоположную сторону от устройства доставки. Эта поверхность именуется также задней стороной теплостойкой подложки. Задняя сторона не вступает в непосредственный контакт с жидким образующим аэрозоль субстратом.
Нагревательный элемент выполнен таким образом, что передняя сторона теплостойкой подложки нагревается до температуры приблизительно от 120 градусов по Цельсию до 250 градусов по Цельсию. Фактическая температура нагревательного узла может регулироваться или выбираться, например, в зависимости от типа используемого жидкого образующего аэрозоль субстрата.
Нагревательный элемент может быть встроен в теплостойкую подложку. Используемый по всей данной заявке термин «встроен» следует понимать в том смысле, что нагревательный элемент выполнен внутри объема теплостойкой подложки, помещен между двумя элементами теплостойкой подложки с образованием сэндвич-структуры или помещен между одной из поверхностей теплостойкой подложки и дополнительным покровным слоем с образованием сэндвич-структуры. Покровный слой может представлять собой специальное покрытие из стекла или в основном полимерного прозрачного материала с высокой стойкостью к температурам вплоть до рабочей температуры нагревательного элемента. Нагревательный элемент может содержать металлическую проволоку, которая встроена в теплостойкую подложку из стекла или любого другого подходящего материала.
Теплостойкая подложка нагревательного узла может быть изготовлена из материала, имеющего низкие адгезионные свойства или имеющего антиадгезионные свойства по отношению к жидкому образующему аэрозоль субстрату. Таким образом обеспечивается возможность снижения вероятности накопления остатков на поверхности нагревательного элемента. Кроме того, обеспечивается возможность более простой очистки нагревательного элемента потребителем. Поверхность теплостойкой подложки нагревательного узла может быть непористой. «Непористая» означает, что поверхность теплостойкой подложки не позволяет жидкости или воздуху проходить через нее.
Нагревательный узел может дополнительно содержать датчики или компоненты для конкретных дополнительных целей. Такие дополнительные датчики могут включать в себя работающие в реальном времени химические датчики и датчики температуры. С помощью этих датчиков обеспечивается возможность быстрого и геометрически точного отслеживания химического состава и температуры на поверхности нагревательного узла.
Элемент нагревательного узла может представлять собой монолитный встроенный компонент, такой как полупроводниковый компонент, компонент в виде микрочипа или комплект таких компонентов, изготовленный с использованием полупроводниковых технологий в виде единого компонента, содержащего наноразмерные интегральные структуры. Такие нагревательные узлы обеспечивают возможность их более простого соединения и разъединения с основным корпусом устройства, и, следовательно, они являются желательными в качестве сменных частей. Тем не менее, в зависимости от используемого материала, могут быть применены особые процедуры очистки.
Во время испарения жидкий образующий аэрозоль субстрат предпочтительно вступает в контакт лишь с передней поверхностью теплостойкой подложки.
Устройство доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата имеет возможность соединения с частью для хранения жидкости и выполнено с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел. Устройство доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата может содержать выпускной конец для вывода жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел. Выпускной конец устройства доставки может быть расположен на расстоянии от нагревательного узла. Расстояние между выпускным концом устройства доставки и нагревательным узлом может составлять от 0,1 до 10 миллиметров, возможно от 0,5 до 5 миллиметров и, также возможно, от 0,7 до 2,5 миллиметра.
Варианты осуществления, в которых нагревательный узел расположен на расстоянии от устройства доставки, способны обеспечивать дополнительные преимущества. Эффективно предотвращается обратный поток жидкого образующего аэрозоль субстрата от нагревательного элемента к устройству доставки. Кроме того, поскольку нагревательный элемент механически отделяется от устройства доставки, облегчается манипулирование испарительным узлом, в частности разборка в целях замены или очистки. Нагревательный узел может быть соединен с возможностью разъема с устройством доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата. Термин «соединен с возможностью разъема» в данном контексте означает, что нагревательный узел может быть отсоединен от устройства доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата и повторно присоединен к устройству доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата без повреждения нагревательного узла и устройства доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата.
Устройство доставки может дополнительно содержать насос для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел. Насос может представлять собой насос с ручным управлением, электромеханический насос или обычный микронасос.
Микронасосы способны обеспечивать возможность доставки по запросу жидкого образующего аэрозоль субстрата с низким расходом, например приблизительно от 0,5 до 4,5 микролитра в секунду в течение временных интервалов переменной или постоянной длительности. Микронасос обеспечивает возможность его точной настройки с целью доставки надлежащего количества жидкого образующего аэрозоль субстрата к нагревательному элементу. Следовательно, обеспечивается возможность того, чтобы количество осажденного жидкого образующего аэрозоль субстрата определялось исходя из количества циклов накачки.
Объем накачки за один полный цикл микронасоса обычно составляет приблизительно 0,50 микролитра в секунду. Такие микронасосы обычно приводятся в действие с частотой накачки от 5 до 20 Герц.
Микронасос может быть выполнен с возможностью накачки жидких образующих аэрозоль субстратов, которые характеризуются сравнительно высокой вязкостью по сравнению с водой. Вязкость жидкого образующего аэрозоль субстрата может находиться в диапазоне от приблизительно 10 до 500 миллипаскаль-секунд, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 17 до 86 миллипаскаль-секунд.
Устройство доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата дополнительно может быть выполнено с возможностью доставки дозированного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел. Оценочное максимальное количество жидкости, подлежащей накачке в качестве дозы за одну затяжку, имеет малый объем, например объем жидкости за один импульс накачки составляет от 0,010 до 0,060 микролитра, предпочтительно 0,0125 микролитра.
На выпускном конце устройства доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата может быть расположено сопло, через которое обеспечивается возможность распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел для испарения и образования аэрозоля. Сопло преобразует поток жидкого образующего аэрозоль субстрата во множество мелких капель. Конфигурация распыления капель может быть адаптирована к форме нагревательного узла.
Устройство доставки может содержать распылительное сопло классического типа; в этом случае поток воздуха подается через сопло под действием затяжки, осуществляемой пользователем, и создается поток сжатого воздуха, который будет смешиваться и действовать совместно с жидкостью, образуя распыленную струю в выпускном отверстии сопла. В продаже имеется ряд систем, содержащих сопла, которые работают с малыми объемами жидкости и имеют размеры, удовлетворяющие требованиям установки в небольших портативных устройствах. Еще один класс сопел, который может использоваться в качестве безвоздушных распылительных сопел, иногда именуется микро-распылительными соплами. Такие сопла создают распыляемые микро-конусы с очень малыми размерами. С помощью сопел этого класса осуществляется управление воздушным потоком внутри устройства, более конкретно - внутри мундштучной части, таким образом, чтобы он окружал сопло и нагревательный узел, омывая поверхность нагревательного узла в направлении выпускного отверстия мундштука, предпочтительно с включением картины турбулентного воздушного потока в аэрозоле, выходящем из мундштука.
В соплах любого класса величина воздушного зазора между устройством доставки и той поверхностью теплостойкой подложки, которая обращена к соплу, предпочтительно находится в пределах диапазона от 2 до 10 миллиметров, более предпочтительно от 3 до 7 миллиметров. Могут использоваться любые доступные типы распылительных сопел. Примером подходящего распылительного сопла является безвоздушное сопло 062 Minstac от производителя «The Lee Company».
Испарительный узел может иметь продольную ось. Устройство доставки имеет возможность доставки или распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата вдоль указанной продольной оси. Теплостойкая подложка может иметь поверхность, которая принимает жидкий образующий аэрозоль субстрат, и эта поверхность может быть наклонной к продольной оси испарительного узла. В случае непланарной поверхности теплостойкой подложки, поверхность центрального участка нагревательного узла, которая принимает из устройства доставки жидкий образующий аэрозоль субстрат, доставляемый вдоль указанной продольной оси, может быть наклонной к продольной оси испарительного узла.
Может быть предусмотрен соединительный модуль с целью соединения устройства доставки с частью для хранения жидкости. Соединительный модуль может содержать соединение типа «Люэр». Тем не менее, может использоваться не имеющая утечек соединительная система любого типа.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая вышеописанный испарительный узел и корпус, в котором расположен испарительный узел. По меньшей мере та часть корпуса, в которой расположен нагревательный узел испарительного узла, изготовлена из прозрачного материала таким образом, что обеспечивается возможность визуального осмотра нагревательного узла потребителем.
Корпус генерирующей аэрозоль системы может содержать мундштук, через который потребитель имеет возможность вдыхания генерируемого аэрозоля. Мундштук может быть соединен с возможностью разъема с корпусом. Нагревательный узел испарительного узла может быть расположен в мундштуке. По меньшей мере участок мундштука может быть прозрачным с тем, чтобы обеспечивалась возможность визуального осмотра нагревательного узла потребителем.
Прозрачный участок корпуса или мундштука может быть изготовлен, например, из теплостойкого стекла, ударопрочного стекла, полимерных материалов, гибридных соединений, углеродных соединений, графита, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU).
Мундштук и нагревательный узел могут быть выполнены как единое целое в виде монолитной части. Мундштук и нагревательный узел могут быть выполнены в виде сменной части, которая может быть заменена после использования.
Благодаря настоящему изобретению, потребитель имеет возможность визуального осмотра нагревательного узла генерирующей аэрозоль системы. При обнаружении нежелательных загрязнений потребитель имеет возможность разборки генерирующей аэрозоль системы и очистки нагревательного узла. Конструкция испарительного узла согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность легкой очистки пользователем нагревательного элемента, например, путем промывания водой.
Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать часть в виде устройства, содержащую источник питания и модуль управления. Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать сменную часть для хранения жидкости. В собранном состоянии часть для хранения жидкости сообщается по текучей среде с устройством доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата. Мундштук может иметь возможность отделения от части в виде устройства и части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления часть для хранения жидкости может содержать жидкость под давлением. Жидкость может храниться в части для хранения жидкости в сжимаемом баллоне. Может быть временно открыт обратный клапан для того, чтобы дать возможность жидкости вытечь из части для хранения жидкости.
В некоторых вариантах осуществления часть для хранения жидкости может иметь гибкую или подвижную стенку. Путем ручного или электромеханического воздействия на указанную подвижную стенку, обеспечивается возможность принудительного вытеснения жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости. Жидкий образующий аэрозоль субстрат из части для хранения жидкости может затем доставляться к нагревательному узлу с помощью устройства доставки.
В устройстве доставки могут быть предусмотрены дополнительные обратные клапаны в том случае, если требуется предотвращение обратного потока жидкого образующего аэрозоль субстрата. Для этой цели могут использоваться имеющиеся в продаже обратные клапаны с подходящими размерами и расходом жидкости, в том числе мини- и микро- вибрационные клапаны, клапаны типа «утиный нос» и контрольные. Указанные клапаны могут быть изготовлены, например, из материалов, стойких к агрессивным химическим веществам, или из материалов, которые сертифицированы Управлением США по контролю за качеством продуктов питания и медикаментов и могут использоваться в пищевой промышленности и медицине.
Генерирующая аэрозоль система согласно варианту осуществления настоящего изобретения может дополнительно содержать электрическую схему, соединенную с испарителем и с электрическим источником питания.
Модуль управления может использоваться для установки температуры и длительности нагрева нагревательного элемента. Модуль управления может также использоваться для активации насоса с целью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел. С этой целью модуль управления может осуществлять связь с датчиком воздушного потока, благодаря чему модуль управления имеет возможность обнаружения затяжки, осуществляемой пользователем.
Модуль управления может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Модуль управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Модуль управления может быть выполнен с возможностью регулирования подачи мощности на испарительный узел. Подача мощности на испарительный узел может осуществляться непрерывно после активации системы, или она может осуществляться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на испарительный узел в виде импульсов электрического тока.
Источник питания подает требуемую электрическую энергию на электрические компоненты генерирующей аэрозоль системы. Источник питания может представлять собой устройство накопления заряда, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточной энергии для одного или более сеансов курения; например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательного узла.
Для того, чтобы обеспечить возможность поступления окружающего воздуха в генерирующую аэрозоль систему, стенка корпуса генерирующей аэрозоль системы оснащена по меньшей мере одним полуоткрытым впускным отверстием. Полуоткрытое впускное отверстие предпочтительно обеспечивает возможность поступления воздуха в генерирующую аэрозоль систему, однако воздух и жидкость не будут выходить из генерирующей аэрозоль системы через указанное полуоткрытое впускное отверстие. Полуоткрытое впускное отверстие может представлять собой, например, полупроницаемую мембрану, проницаемую лишь для воздуха в одном направлении, но непроницаемую для воздуха и жидкости в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие может также представлять собой, например, обратный клапан. Предпочтительно, полуоткрытые впускные отверстия обеспечивают возможность прохождения воздуха через впускное отверстие лишь при выполнении конкретных условий, например, при минимальном снижении давления в генерирующей аэрозоль системе или объема воздуха, проходящего через клапан или мембрану.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из жидкого образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может, в качестве альтернативы, содержать материал, не содержащий табака. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую генерирующую аэрозоль систему. Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система является портативной. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.
Генерирующая аэрозоль система может быть удлиненной и иметь продольную ось. В мундштуке на одном конце указанной продольной оси может быть выполнено выпускное отверстие. Поверхность теплостойкой подложки может быть наклонной к продольной оси генерирующей аэрозоль системы. Таким образом обеспечивается возможность улучшения транспортировки пара и жидкости от нагревательного узла к выпускному отверстию. В случае, если поверхность теплостойкой подложки не является планарной, поверхность по меньшей мере центрального участка нагревательного узла может быть наклонной к продольной оси генерирующей аэрозоль системы.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложен способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых: помещают на хранение жидкий образующий аэрозоль субстрат в часть для хранения жидкости; обеспечивают наличие нагревательного узла, содержащего теплостойкую подложку и электрический нагревательный элемент; доставляют жидкий образующий аэрозоль субстрат из части для хранения жидкости к нагревательному узлу через устройство доставки; и испаряют по меньшей мере часть доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата путем активации нагревательного элемента нагревательного узла. Нагревательный элемент изолирован от жидкого образующего аэрозоль субстрата. Следовательно, нагревательный элемент не находится в непосредственном контакте с жидким образующим аэрозоль субстратом при нормальном использовании.
Возможность предотвращения непосредственного контакта между жидким образующим аэрозоль субстратом и нагревательным элементом предпочтительно обеспечивается путем встраивания нагревательного элемента в теплостойкую подложку нагревательного узла или путем выполнения нагревательного элемента на той поверхности теплостойкой подложки, которая не вступает в контакт с жидким образующим аэрозоль субстратом.
Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором обеспечивают корпус, в котором размещают нагревательный узел, причем по меньшей мере ту часть корпуса, в которой размещают нагревательный узел, изготавливают из прозрачного материала, так что обеспечивается возможность визуального осмотра нагревательного узла извне. Таким образом для потребителя обеспечивается возможность проверки того, не образовались ли загрязнения или остатки на нагревательном узле. В случае, если такие нежелательные загрязнения действительно образовались, потребитель имеет возможность осуществления необходимых шагов для удаления этих загрязнений. С целью облегчения ухода за генерирующей аэрозоль системой, мундштук, содержащий нагревательный узел, выполнен с возможностью очистки, например, с возможностью промывания водой.
Во время нормальной работы генерирующей аэрозоль системы доставка жидкого образующего аэрозоль субстрата и нагревательный элемент могут активироваться с помощью системы обнаружения затяжек. В качестве альтернативы, указанные элементы могут активироваться путем нажатия кнопки включения/выключения, удерживаемой в течение периода затяжки.
В некоторых вариантах осуществления доставка жидкого образующего аэрозоль субстрата может быть задержана относительно активации нагревательного элемента. В этих вариантах осуществления нагревательный элемент предварительно нагревают до требуемой рабочей температуры перед тем, как жидкий образующий аэрозоль субстрат будет доставлен на нагревательный узел.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в разобранном состоянии варианта осуществления генерирующей аэрозоль системы;
на фиг. 2 показана полностью собранная генерирующая аэрозоль система по фиг. 1;
на фиг. 3 показан увеличенный вид нагревательного узла.
На фиг. 1 показаны компоненты генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению в разобранном виде. Генерирующая аэрозоль система 10 содержит часть 12а в виде устройства, содержащую корпус 14, источник 16 питания и модуль 18 управления. Генерирующая аэрозоль система 10 дополнительно содержит испарительный узел 12b, содержащий корпус 20, сменную часть 22 для хранения жидкости, устройство 30 доставки и нагревательный узел 40. С корпусом 20 испарительного узла 12b может быть соединена с возможностью разъема прозрачная мундштучная часть 50.
Часть 12а в виде устройства и испарительный узел 12b соединены посредством любого подходящего соединительного модуля, который обеспечивает механическое и электрическое соединение между частью 12а в виде устройства и испарительным узлом 12b.
Часть 22 для хранения жидкости соединена с устройством 30 доставки образующего аэрозоль субстрата посредством соединительного модуля 24. В данном случае указанный соединительный модуль представляет собой соединительный модуль типа «Люэр». Пользователь имеет возможность легкой замены части 20 для хранения жидкости путем отделения испарительного узла 12b от части 12а в виде устройства и извлечения части 22 для хранения жидкости из открытого дальнего конца испарительного узла 12b.
В данном варианте осуществления устройство 30 доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата выполнено с возможностью транспортировки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части 22 для хранения жидкости к нагревательному узлу 40. С этой целью устройство 30 доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата содержит трубку 32 и микронасос 34, которые сообщаются по текучей среде с частью 22 для хранения жидкости. Микронасос 34 выполнен с возможностью накачки жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел 40.
На выпускном конце устройства 30 доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата расположено распылительное сопло 36. Распылительное сопло 36 выполнено с возможностью подачи жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный узел 40 с обеспечением заданной конфигурации распыления. В проиллюстрированном варианте осуществления сопло 36 представляет собой обычное безвоздушное сопло, обеспечивающее конусообразную конфигурацию распыления. Конфигурация распыления адаптирована к размеру поверхности нагревательного узла 40.
Нагревательный узел 40 содержит по существу прямоугольную подложку 42, изготовленную из теплостойкого стекла. Подложка 42 имеет размер 5×5 миллиметров и толщину 1 миллиметр. Подложка 42 установлена на опорных штырях 44, которые, в свою очередь, прикреплены к корпусу 20 испарительного узла 12b. Подложка 42 установлена таким образом, что ее передняя сторона 42а обращена к соплу 36 и удерживается на расстоянии приблизительно 7 миллиметров от сопла 36. Передняя сторона подложки расположена с наклоном к продольной оси системы. Таким образом улучшается транспортировка капель жидкости и пара от подложки через мундштучный участок 50 по сравнению с компоновкой, в которой передняя стороны подложки перпендикулярна продольной оси системы.
Нагревательный узел 40 дополнительно содержит нагревательный элемент 46 в виде проводящего тонкопленочного покрытия, нанесенного на заднюю сторону 42b подложки 42. Тонкопленочное покрытие электрически соединено через опорные штыри 44 с модулем 18 управления и источником 16 питания. С этой целью опорные штыри 44 могут также образовывать электрические контакты для осуществления электрического соединения между нагревательным узлом 40 и источником 16 питания. Поскольку нагревательный элемент 46 выполнен на задней стороне 42b подложки 42, этот нагревательный элемент 46 не вступает в непосредственный контакт с жидким образующим аэрозоль субстратом при нормальных рабочих условиях.
Микронасос 34 электрически соединен с источником 16 питания и управляется с помощью модуля 18 управления. Микронасос 34 может активироваться для подачи требуемого количества жидкости через сопло 36, расположенное на выпускном конце устройства 30 доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата.
В результате подачи электрического тока на тонкопленочное покрытие, теплостойкая подложка 42 нагревается до температуры свыше 120° по Цельсию, что является достаточным для испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата, распыляемого на переднюю сторону 42а теплостойкой подложки 42.
На фиг. 2 показана генерирующая аэрозоль система 10 в полностью собранном состоянии. В данном варианте осуществления весь мундштук 50 изготовлен из ударопрочного прозрачного стекла. Благодаря прозрачности мундштука 50 и нагревательного узла 40, потребитель имеет возможность в любое время визуально контролировать образование аэрозоля в генерирующей аэрозоль системе 10 и оценивать чистоту испарительного модуля.
Генерирующая аэрозоль система 10 может активироваться пользователем вручную с помощью переключателя питания, или она может активироваться автоматически с помощью соответствующих детекторных средств в случае осуществления затяжки пользователем. При обнаружении таких сигналов нагревательный узел 40 и устройство 30 доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата активируются с помощью модуля 18 управления. Жидкий образующий аэрозоль субстрат, доставленный к нагревательному узлу 40, испаряется и смешивается с воздушным потоком для образования аэрозоля, который доставляется пользователю.
Такая специфическая конструкция генерирующих аэрозоль систем обеспечивает по существу полное испарение доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата и предотвращение образования остатков в пределах внутренней поверхности мундштука 50 и на нагревательном узле 40. Благодаря прозрачности используемых материалов, потребитель в любое время имеет возможность убедиться в отсутствии образования нежелательных остатков. Если потребитель, тем не менее, заметил, что такие нежелательные остатки образовались, генерирующая аэрозоль систем согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность легкого доступа к внутренним частям этой системы. Благодаря извлечению съемной мундштучной части, потребитель имеет возможность легкого доступа к нагревательному узлу и промывки мундштука и нагревательного узла водопроводной водой или любой другой подходящей числящей жидкостью.
На фиг. 3 показан увеличенный вид нагревательного узла 40. Теплостойкая подложка 42 установлена на опорных штырях 44 и удерживается на заданном расстоянии от сопла 36. Передняя сторона 42а теплостойкой подложки 42 обращена к соплу 36, так что жидкий образующий аэрозоль субстрат непосредственно доставляется лишь на переднюю сторону 42а теплостойкой подложки. Задняя стороны 42b теплостойкой подложки 42 оснащена нагревательным элементом в виде электропроводного тонкопленочного покрытия 46. Опорные штыри используются также для электрического соединения проводящего тонкопленочного покрытия с источником питания генерирующей аэрозоль системы 10. Поскольку нагревательный элемент выполнен на задней стороне 42b теплостойкой подложки, он не вступает в непосредственный контакт с жидким образующим аэрозоль субстратом, доставляемым через сопло 36. Нагревательный узел 40 может иметь возможность отсоединения от сопла для обеспечения возможности его извлечения и легкой очистки. Опорные штыри могут быть размещены в вырезах сопла 36. Нагревательный узел может быть прикреплен к мундштучной части 50.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими. В свете вышеописанных примеров вариантов осуществления специалисту с обычной квалификацией в данной области техники будут теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерам вариантов осуществления.