НАГРЕВАТЕЛЬ С ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУМЯ СМЕЖНЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СЕТКАМИ
HEATER WITH AT LEAST TWO CONNECTING METAL GRIDS

Настоящее изобретение относится к нагревателю для генерирования вдыхаемого аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Ранее было предложено устройство, генерирующее аэрозоль, такое как электронная сигарета, с электрорезистивным нагревателем в форме сетчатого нагревателя. Сетчатый нагреватель содержит промежутки, через которые может проникать субстрат, образующий аэрозоль, за счет чего поверхность нагрева увеличивается. Сетчатый нагреватель может быть предусмотрен в канале для потока воздуха устройства. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, может захватываться воздухом, протекающим смежно с сетчатым нагревателем, таким образом создавая вдыхаемый аэрозоль. Сетчатый нагреватель оснащен контактами для подачи электроэнергии на сетку.
Обычные нагреватели обычно выполнены в виде несменных нагревателей. Конфигурирование нагревателя для одноразового использования может потребовать значительного изменения конструкции. Кроме того, обычные нагреватели являются сложными для изготовления. Сложность изготовления и сложность конструкции могут привести к непостоянному качеству продукта. В связи с тем, что обычные нагреватели могут быть несменными, с течением времени нежелательные отходы могут накапливаться на поверхности нагревателя, и может потребоваться добавление изоляционных материалов между пространством для хранения жидкости и нагревателем для предотвращения загрязнения нагревателя.
Было бы желательно иметь сетчатый нагреватель, который легко изготовить с высоким постоянством результата. Кроме того, было бы желательно спроектировать нагреватель стоимостно-эффективным.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен нагреватель для генерирования аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль. Нагреватель содержит по меньшей мере две сетки. Сетки размещают на расстоянии друг от друга, таким образом, что сетки выполнены с возможностью обеспечения впитывания (переноса) субстрата, образующего аэрозоль, между сетками.
Перенос субстрата, образующего аэрозоль, оптимизировано путем предоставления по меньшей мере двух сеток, расположенных на расстоянии друг от друга. Сетки разнесены друг от друга таким образом, что капиллярный эффект субстрата, образующего аэрозоль, размещенного между сетками, увеличивается и оптимизируется. По сравнению с одним сетчатым листом, большее количество субстрата, образующего аэрозоль, может быть перенесено в направлении пространства устройства, в котором субстрат испаряется для создания вдыхаемого аэрозоля.
По меньшей мере две сетки могут быть выполнены в виде концентрически расположенных трубчатых сеток. Первая сетка может быть выполнена с первым диаметром. Вторые сетки могут быть выполнены со вторым диаметром. Первый диаметр может быть меньше второго диаметра. Первая сетка может быть вставлена во вторую сетку.
Трубчатая форма сеток может создавать путь для переноса субстрата, образующего аэрозоль. Использование по меньшей мере двух сеток для этой цели может увеличить диаметр пути, который может использоваться для переноса субстрата, образующего аэрозоль, без уменьшения капиллярного эффекта. При использовании одного листа трубчатый сетчатый цилиндр может быть только определенного диаметра, поскольку капиллярный эффект уменьшится, если диаметр цилиндра будет больше определенного значения. Две сетки не ограничены использованием этого относительно небольшого диаметра. Количество субстрата, образующего аэрозоль, переносимого сетками, может быть свободно выбирать, если используется несколько трубчатых сеток. Могут использоваться дополнительные трубчатые сетки, если нужно увеличить общий диаметр трубчатых сеток в сборе без уменьшения капиллярного эффекта субстрата, образующего аэрозоль, между отдельными слоями сетки.
По меньшей мере две сетки могут быть выполнены таким образом, чтобы быть по существу плоскими. В качестве альтернативы сеткам трубчатой формы, могут быть предусмотрены сетки из плоских листов. Перенос может осуществляться за счет расстояния между плоскими сетчатыми листами с оптимизацией капиллярного эффекта, действующего на переносимый субстрат, образующий аэрозоль. Увеличение количества плоских листов, расположенных на расстоянии друг от друга, может привести к переносу большего количества субстрата, образующего аэрозоль. Кроме того, для увеличения поверхности отдельных сеток могут использоваться более крупные листы.
По меньшей мере две сетки могут быть выполнены в виде одной гофрированной сетки. Сетка согласно этому аспекту согнута таким образом, что сетка напоминает S-образную форму. Таким образом, отдельные слои сетки образованы из изогнутых частей сетки, расположенных смежно друг с другом и на расстоянии друг от друга. В зависимости от желаемого количества переносимого субстрата, образующего аэрозоль, можно выбрать количество сетчатых слоев, а также расстояние между сетчатыми слоями, соответственно.
По меньшей мере одна из сеток может быть выполнена в виде электрорезистивного металлического нагревателя. Металлическая сетка может быть выполнена из проводящего металлического материала. Металлическая сетка может обладать гибкостью, позволяющей скатать ее в трубчатую и/или гофрированную форму.
Сетки могут содержать множество токопроводящих нитей, выполненных с возможностью образования отдельной сетки. Нити могут быть снабжены тканым или нетканым материалом.
Токопроводящие нити могут образовывать промежутки между нитями, ширина которых может составлять от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в указанных промежутках таким образом, что при использовании субстрат, подлежащий испарению, втягивается в эти промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревателем и субстратом.
Каждая сетка может иметь размер сетки от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т. е. от 160 и 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина указанных промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сеток, которое представляет собой отношение площади промежутков к общей площади сеток, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Сетки могут быть выполнены с использованием разных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, токопроводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.
2
Токопроводящие нити могут иметь диаметр от 8 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм, и более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм. Площадь сеток может быть небольшой, предпочтительно меньшей или равной 25 мм, что обеспечивает возможность ее включения в удерживаемое рукой устройство.
Токопроводящие нити могут содержать любой подходящий токопроводящий материал. Подходящие материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (например такая, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляционными материалами. Предпочтительными материалами для токопроводящих нитей являются нержавеющие стали марок 304, 316, 304L, 316L и графит. Предпочтительно используют нержавеющую сталь, нихромовую проволоку, алюминий или вольфрам.
Электрическое сопротивление сетки предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки составляет от 0,5 до 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом.
Нагреватель может содержать по меньшей мере одну сетку, выполненную из первого материала, и по меньшей мере одну сетку, выполненную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть полезно из электрических или механических соображений. Например, одна или более сеток могут быть выполнены из материала, сопротивление которого значительно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Это обеспечивает возможность использования величины сопротивления сетки для определения температуры или изменений температуры. Это может найти применение в системе обнаружения затяжки и для управления температурой нагревателя в целях поддержания ее в пределах необходимого температурного диапазона.
Для выполнения функции электрорезистивного металлического нагревателя предпочтительно используется внешняя сетка. Внешняя сетка представляет собой сетку, обращенную к каналу для потока воздуха устройства. В этом случае сетка, которая окружена внешней сеткой, рассматривается как внутренняя сетка, которая может отличаться от внешней сетки.
Электрорезистивная металлическая нагревательная сетка может содержать электрические контакты для подачи электроэнергии на сетку. Электрическое сопротивление сетки предпочтительно составляет по меньшей мере на порядок и более предпочтительно - по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление контактов. Это обеспечивает локализацию тепла, генерируемого в результате прохождения тока через нагреватель, на сетках из токопроводящих нитей. Низкое общее сопротивление нагревателя является преимуществом, если устройство получает питание от батареи. Минимизация паразитных потерь между электрическими контактами и сетками также является желательной для минимизации паразитных потерь мощности. Большой ток, обусловленный низким сопротивлением, обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагреватель. Таким образом обеспечена возможность быстрого нагрева нагревателем токопроводящих нитей до желаемой температуры.
Первый и второй токопроводящие контакты могут быть прикреплены непосредственно к токопроводящим нитям. Например, контакты могут быть выполнены из медной фольги. В качестве альтернативы, первый и второй токопроводящие контакты могут представлять собой единое целое с токопроводящими нитями. Например, сетка может быть выполнена путем травления проводящего листа с образованием множества нитей между двумя контактами.
Электрорезистивная металлическая нагревательная сетка может быть выполнена с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата для создания вдыхаемого аэрозоля. Таким образом, сетки имеют двойную функциональность. Первая функциональность сетки состоит в переносе субстрата, образующего аэрозоль. Вторая функциональность сеток состоит в нагреве субстрата, образующего аэрозоль, с целью генерирования вдыхаемого пара. Испаряемый субстрат, образующий аэрозоль, замещается новым субстратом, генерирующим аэрозоль, который переносится сетками.
Обе, предпочтительно все, сетки могут быть выполнены в виде электрорезистивного металлического нагревателя.
Согласно данному аспекту по меньшей мере две сетки выполнены в виде электрорезистивных металлических нагревательных сеток. Эти сетки переносят субстрат, образующий аэрозоль, и одновременно нагревают субстрат для генерирования вдыхаемого пара.
По меньшей мере две металлические сетки могут быть соединены с источником питания последовательно или параллельно.
Последовательное соединение металлических сеток с источником питания может привести к тому, что для обеспечения контакта источника питания с металлическими сетками требуется только два контакта. Согласно этому аспекту, одна сетка, например внешняя сетка, может быть снабжена контактами для подачи электроэнергии на сетку. Дополнительные сетки, которые выполнены в виде электрорезистивных металлических сеточных нагревателей, могут быть электрически соединены с сеткой, которая снабжена контактами. Также первый контакт может быть предусмотрен на первой сетке, которая выполнена в виде электрорезистивного металлического сетчатого нагревателя, причем второй контакт может быть предусмотрен на дополнительной сетке, которая также выполнена в виде электрорезистивного металлического сетчатого нагревателя. Ток может протекать от первой сетки к дополнительной сетке. Между первой сеткой и дополнительной сеткой может быть расположено множество сеток. Множество сеток могут быть электрически соединены друг с другом. Электрическое соединение может быть выполнено таким образом, чтобы ток по существу протекал по всей длине сеток для равномерного нагрева сетки. Первый контакт может быть обеспечен на первом конце первой сетки, которая выполнена в виде электрорезистивного металлического сетчатого нагревателя. Первое соединение между первой сеткой и второй сеткой может быть предоставлено на втором конце, противоположном первому концу. Второй контакт может быть предусмотрен на первом конце второй сетки таким образом, чтобы ток протекал U-образно от первого контакта через первую сетку, через первое соединение, через вторую сетку и в направлении второго контакта. Если предусмотрено несколько сеток, то электрические контакты между сетками могут быть расположены чередующимися между первым концом и вторым концом, так что ток протекает через все сетки от первого контакта в направлении второго контакта.
В качестве альтернативы, сетки могут быть соединены параллельно с источником питания. Согласно этому аспекту, предпочтительно каждая из сеток оснащена парой контактов на противоположных концах сеток для обеспечения равномерного потока электрической энергии к сеткам и, соответственно, для равномерного нагревания.
Могут быть предоставлены электрические соединения, соединяющие обе, предпочтительно все, металлические сетки.
Обеспечение электрических соединений между металлическими сетками устраняет необходимость в обеспечении отдельных электрических контактов для каждой металлической сетки для подачи электрической энергии на соответствующие металлические сетки. Согласно этому аспекту необходимы только два контакта, при этом первый контакт предусмотрен для соединения первой металлической сетки с источником энергии, а второй контакт предусмотрен для соединения дополнительной металлической сетки с источником энергии, при этом первая металлическая сетка и потенциально множество дополнительных металлических сеток соединены с дополнительной металлической сеткой посредством электрических соединений между металлическими сетками. Электрический ток протекает от источника питания через первый контакт, через первую сетку и далее через электрическое соединение к дополнительной сетке, и потенциально множеству дополнительных сеток и к второму контакту.
Нагреватель может содержать индукционную катушку, выполненную окружающей по меньшей мере две сетки, и может быть выполнен с возможностью нагревания по меньшей мере двух сеток. По меньшей мере две сетки могут быть изготовлены из сусцепторного (токоприемного) материала.
Согласно данному аспекту, сетки не выполнены в виде электрорезистивных металлических сетчатых нагревателей. Сетки согласно данному аспекту образованы из сусцепторного (токоприемного) материала таким образом, что ток, протекающий через индукционную катушку, приводит к вихревым токам в сетках, что приводит к нагреву сеток. Индукционная катушка может быть расположена так, чтобы непосредственно окружать сетки. В качестве альтернативы, индукционная катушка может быть расположена на расстоянии от сеток в соответствующем устройстве, генерирующем аэрозоль. В частности, если нагреватель представлен в виде сменного нагревателя, то отделение индукционной катушки от нагревателя имеет преимущество, заключающееся в том, что индукционную катушку не обязательно утилизировать вместе с нагревателем.
Нагреватель может, кроме того, содержать трубчатый нагреватель, который может быть расположен на расстоянии от по меньшей мере двух сеток и вокруг них.
Согласно данному аспекту, по меньшей мере две сетки могут быть представлены или не представлены в виде электрорезистивных металлических сетчатых нагревателей. Трубчатый нагреватель, выполненный окружающим по меньшей мере две сетки, выполнен с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль, который переносится между по меньшей мере двумя сетками в направлении трубчатого нагревателя. Трубчатый нагреватель может быть выполнен в виде сетки или в виде цельного нагревателя. Предпочтительно, трубчатый нагреватель выполнен из металла.
Трубчатый нагреватель может быть оснащен электрическими контактами для подачи электроэнергии от источника питания на трубчатый нагреватель. Сетки согласно данному аспекту могут быть предусмотрены только для переноса субстрата, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы, сетки могут быть предусмотрены для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, в дополнение к трубчатому нагревателю, также нагревающему субстрат, образующий аэрозоль. Трубчатый нагреватель может быть расположен смежно с сетками, но не в непосредственном контакте с сетками, так что между трубчатым нагревателем и сетками не образуется электрическое соединение. Однако трубчатый нагреватель может быть расположен так, чтобы находиться на расстоянии от сеток, так что трубчатый нагреватель способствует переносу субстрата, образующего аэрозоль. Другими словами, расстояние между трубчатым нагревателем и сетками может быть выбрано таким образом, чтобы создавался капиллярный эффект для переноса субстрата, образующего аэрозоль, в пространство между трубчатым нагревателем и сетками.
Могут быть предусмотрены по меньшей мере два трубчатых нагревателя, которые могут быть расположены на расстоянии от по меньшей мере двух сеток и вокруг них. По меньшей мере два трубчатых нагревателя могут быть предусмотрены вблизи противоположных концов нагревателя.
Равномерное генерирование аэрозоля можно облегчить путем обеспечения двух трубчатых нагревателей на противоположных концах нагревателя.
Трубчатый нагреватель может покрывать внешнюю поверхность по меньшей мере двух сеток. Покрытие внешней поверхности по меньшей мере двух сеток может привести к однородному генерированию аэрозоля.
По меньшей мере две сетки могут быть расположены друг от друга на расстоянии от 5 до 200 мкм, предпочтительно от 10 до 150 мкм, более предпочтительно от 20 до 100 мкм.
Это расстояние между двумя сетками может оптимизировать капиллярный эффект субстрата, образующего аэрозоль, между двумя сетками. Если предусмотрено несколько сеток, предпочтительно каждая из этих сеток находится от соседних сеток на расстоянии от 5 до 200 мкм, предпочтительно от 10 до 150 мкм, более предпочтительно от 20 до 100 мкм. Если предусмотрен трубчатый нагреватель, предпочтительно трубчатый нагреватель расположен от ближайшей сетки на расстоянии от 5 до 200 мкм, предпочтительно от 10 до 150 мкм, более предпочтительно от 20 до 100 мкм.
Настоящее изобретение относится также к устройству, генерирующему аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля, причем указанное устройство содержит:
часть для хранения для хранения субстрата, образующего аэрозоль,
нагреватель, описанный выше, и
источник питания для подачи питания на нагреватель.
По меньшей мере две сетки контактируют с частью для хранения для обеспечения переноса вещества, образующего аэрозоль, из части для хранения к нагревательной камере устройства, генерирующего аэрозоль.
Часть для хранения может представлять собой часть для хранения жидкости. Часть для хранения может содержать корпус, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Нагреватель может быть прикреплен к корпусу части для хранения жидкости. Корпус предпочтительно может быть жестким корпусом и непроницаемым для жидкости. В настоящем документе «жесткий корпус» означает корпус, который является самонесущим. Жесткий корпус части для хранения жидкости предпочтительно предоставляет механическую опору для нагревателя. Часть для хранения может содержать капиллярный материал, выполненный с возможностью передачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на нагреватель.
Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с узкими каналами. Волокна или нити могут быть в целом расположены таким образом, чтобы переносить жидкость к нагревателю. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество мелких каналов или трубок, по которым жидкость может перемещаться за счет капиллярного эффекта. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкость имеет физические свойства, включая, следующие, но не ограничиваясь ими: вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярное устройство за счет капиллярного эффекта.
Капиллярный материал может находиться в контакте с электрически проводящими нитями сеток. Капиллярный материал может проходить внутрь промежутков между нитями. Нагреватель может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь промежутков за счет капиллярного эффекта. Затем субстрат, образующий аэрозоль, может быть перенесен далее между двумя сетками.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, может, в качестве альтернативы, содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может быть по существу стабильным в отношении термической деградации при рабочей температуре устройства. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Устройство содержит источник питания, как правило, батарею, такую как литий-железо-фосфатную батарею, внутри главной части корпуса. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения. Например, источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.
Устройство может представлять собой электрическое курительное устройство. Устройство может представлять собой удерживаемое в руке устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Курительное устройство может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительное устройство может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления нагревателя для генерирования вдыхаемого аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль, включающему следующие этапы:
обеспечение по меньшей мере двух сеток, при этом сетки расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что сетки выполнены с возможностью обеспечения переноса субстрата, образующего аэрозоль, между сетками.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг. 1 показан нагреватель 10, имеющий трубчатую форму. Нагреватель 10 содержит первую сетку 12 и вторую сетку 14. Сетки 12, 14 предпочтительно выполнены из металла и выполнены в виде электрических нагревателей. Однако сетки 12, 14 также могут быть выполнены из сусцепторного (токоприемного) материала, и в этом случае для нагрева сетки 12, 14 предусмотрена индукционная катушка вокруг сеток 12, 14.
Обе сетки 12, 14 имеют трубчатую форму. Первая сетка 12 имеет диаметр, который меньше диаметра второй сетки 14, так что первая сетка 12 может быть расположена внутри второй сетки 14. Сетки 12, 14 расположены на расстоянии друг от друга. Расстояние между двумя сетками 12, 14 выбирают таким образом, чтобы жидкий субстрат, образующий аэрозоль можно было переносить между двумя сетками 12, 14 за счет капиллярного эффекта.
Сетки 12, 14 расположены в контакте с пространством 16 для хранения жидкости. Пространство 16 для хранения жидкости вмещает жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат выполнен с возможностью генерирования вдыхаемого аэрозоля после нагревания. Сетки 12, 14 расположены охватывающими пространство и в контакте с пространством 16 для хранения жидкости с обоих концов 12, 14 сетки. Покрытое пространство представляет собой канал 18 для потока воздуха устройства, генерирующего аэрозоль, в котором расположен нагреватель 10. Воздух, протекающий через канал 18 для потока воздуха, обозначен стрелками рядом с сетками 12, 14. Воздух течет вокруг сеток 12, 14 для захвата испаренного субстрата. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, переносится из пространства 16 для хранения жидкости в направлении центра канала 18 для потока воздуха для генерирования аэрозоля. Сетки 12, 14 выполнены с возможностью нагревания субстрата, предпочтительно за счет того, что они выполнены в виде резистивных нагревателей, и таким образом они имеют двойную функциональность. Первая функциональность сеток 12, 14 состоит в переносе субстрата из пространства 16 для хранения жидкости в направлении центра канала 18 для потока воздуха. Вторая функциональность сеток 12, 14 состоит в нагревании субстрата, в результате чего происходит испарение субстрата.
Пространство 16 для хранения жидкости предпочтительно содержит капиллярный материал для обеспечения хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Сетки 12, 14 предпочтительно проникают пространство 16 для хранения жидкости, так что сетки 12, 14 проходят в пространство 16 для жидкости. Таким образом увеличивается поверхность контакта между жидким субстратом, образующим аэрозоль, и сетками 12, 14 и оптимизируется перенос субстрата из пространства 16 для хранения жидкости в направлении канала 18 для потока воздуха. Может быть предусмотрено более двух сеток 12, 14, если нужно увеличить количество субстрата, подлежащего переносу. Каждая отдельная сетка 12, 14, независимо от количества сеток, расположена на расстоянии от следующей сетки с обеспечением капиллярного эффекта в пространстве между сетками 12, 14.
На фиг. 1 дополнительно показаны контакты 20 для контактирования с сетками 12, 14. Контакты 20 выполнены с возможностью подачи электрической энергии от источника питания, например батареи, к сеткам 12, 14. Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит контроллер для управления подачей энергии на сетки 12, 14. Устройство может содержать датчик затяжки, например датчик давления, для обнаружения затяжки пользователя. Контроллер может управлять подачей электрической энергии по направлению к сеткам 12, 14 в ответ на обнаруженные затяжки. На фиг. 1 показаны два контакта 20. В этом случае сетки 12, 14 могут быть электрически соединены друг с другом таким образом, что ток может протекать от первого контакта 20 через каждую из двух сеток 12, 14 к второму контакту 20. Кроме того, для нагревания может использоваться только внешняя сетка 14, т. е. вторая сетка 14, в то время как внутренняя сетка 12, т. е. первая сетка 12, может использоваться только для обеспечения желаемой степени переноса субстрата. В качестве альтернативы, пары контактов 20 могут быть предусмотрены для индивидуального контактирования с соответствующими сетками 12, 14. Если для нагревания используется несколько сеток 12, 14, то эти сетки 12, 14 могут быть приведены в контакт параллельно или последовательно. Также в правой части фиг. 1 показано увеличенное изображение сетчатой конструкции сеток 12, 14. Сетки 12, 14 предпочтительно выполнены в виде переплетенных проволок.
На фиг. 2 показаны различные варианты осуществления типов сетки. Первый вариант осуществления, показанный на фиг. 2A, представляет собой вариант осуществления, показанный на фиг. 1 и фиг. 3, в котором сетки 12, 14 выполнены в виде трубчатых сеток 12, 14, причем первая сетка 12 расположена внутри второй сетки 14. Однако, в отличие от вариантов осуществления, показанными на фиг. 1 и 3, на фиг. 2A третья сетка 22 показана окружающей первую и вторую сетки 12, 14. Таким образом, в общей сложности предусматривается три сетки 12, 14, 22 для увеличенной площади поверхности и для оптимизированной степени переноса. Может использоваться любое желаемое количество сеток, и любое количество этих сеток может использоваться для нагревания, при этом все сетки способствуют переносу субстрата.
На фиг. 2B показан дополнительный вариант осуществления, в котором отдельные сетки 12, 14, 22 предусмотрены в виде плоских сеток 12, 14, 22. Как и ранее, сетки 12, 14, 22 расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть перенесен между отдельными слоями 12, 14, 22 сетки. Вместо трубчатых сеток 12, 14, показанных на фиг. 1 и 3, плоские сетки 12, 14, 22, показанные на фиг. 2B, могут быть использованы для контактирования с пространством 16 для хранения жидкости и перекрывания канала 18 для потока воздуха для генерирования аэрозоля. Как описано со ссылкой на фиг. 1, контакты 20, контактирующие с сеткой 12, 14, 22, могут быть расположены с возможностью контактирования только с одной сеткой 12. В этом случае только эта сетка 12 будет выполнена в виде нагревательной сетки. В качестве альтернативы, сетки 12, 14, 22 могут быть соединены друг с другом или контактировать друг с другом с помощью соответствующих контактов 20.
На фиг. 2C показан еще один вариант осуществления сетки 12. В данном варианте осуществления сетка 12 выполнена в виде единственной сетки 12. Однако сетка 12 гофрирована таким образом, что слои сетки 12 расположены рядом друг с другом. Как и в предыдущем случае, между слоями сетки 12 возникает капиллярный эффект благодаря соответствующим расстояниям между слоями сетки 12 соответственно. На фиг. 2C предусмотрено несколько слоев сетки 12. Количество слоев может быть выбрано в соответствии с желаемым количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего переносу и испарению за единицу времени. Во всех описанных вариантах осуществления расстояние между слоями сетки составляет приблизительно от 5 до 200 мкм, предпочтительно от 10 до 150 мкм, более предпочтительно от 20 до 100 мкм. Контакты 20 для контактирования с гофрированной слоистой сеткой 12, как показано на фиг. 2C, расположены с возможностью обеспечения протекания однородного тока через сетку 12. При необходимости контакты 20 могут быть представлены в виде множества параллельных контактов 20, контактирующих с сеткой 12 на разных частях для оптимизации протекания однородного тока.
На фиг. 3 показан дополнительный вариант осуществления, в котором трубчатый нагреватель 24 размещен вокруг сетки 12, 14, как показано на фиг. 1. В этом варианте осуществления предпочтительно, чтобы функция нагрева и функция переноса были разделены. Сетки 12, 14 предусмотрены для переноса жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из пространства 16 для хранения жидкости к каналу 18 для потока воздуха. Трубчатый нагреватель 24 предусмотрен для нагревания и испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, что воздух, протекающий через канал 18 для потока воздуха, может захватывать испаренный субстрат и переносить генерируемый аэрозоль в направлении пользователя. В качестве альтернативы, трубчатый нагреватель 24 может быть предусмотрен в дополнение к сеткам 12, 14 в целях нагрева. В этом случае по меньшей мере одна из сеток 12, 14, а также трубчатый нагреватель 24 выполнены с возможностью нагрева субстрата.
Трубчатый нагреватель 24 также может быть расположен на расстоянии от сеток 12, 14, так что трубчатый нагреватель 24 способствует переносу жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Другими словами, трубчатый нагреватель 24 может способствовать переносу субстрата, при этом он также выполнен с возможностью нагрева субстрата.
Трубчатый нагреватель 24 также может использоваться в индукционной нагревательной системе. В этом случае предпочтительно трубчатый нагреватель 24, а также сетки 12, 14 выполнены из сусцепторного (токоприемного) материала, и индукционная катушка расположена вокруг этих сеток 12, 14, 24 для индукционного нагревания всех из этих сеток 12, 14, 24.
Контакты 20, изображенные на фиг. 3, контактируют с трубчатым нагревателем 24. На фиг. 3 изображены два трубчатых нагревателя 24. Однако может быть предусмотрен только один трубчатый нагреватель 24, контактирующий с обоими контактами 20. Если предусмотрены два трубчатых нагревателя 24, как показано на фиг. 3, эти два трубчатых нагревателя 24 могут быть электрически соединены друг с другом для обеспечения протекания тока между двумя трубчатыми нагревателями 24. Электрическое соединение может быть обеспечено независимо от двух сеток 12, 14, так что сетки 12, 14 не способствуют нагреванию жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Однако трубчатые нагреватели 24 также могут быть электрически соединены по меньшей мере с внешней второй сеткой 14, так что эта сетка 14 способствует нагреванию и представляет собой электрическое соединение между трубчатыми нагревателями 24. Первая сетка 12 может быть электрически соединена со второй сеткой 14, так что все сетки 12, 14, а также трубчатые нагреватели 24 используются для нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль.