УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, СО СМЕЩЕННЫМ КАНАЛОМ ДЛЯ ПОТОКА ВОЗДУХА
AEROSOL GENERATING DEVICE WITH AN OFFSET CHANNEL FOR AIR FLOW

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, и системе, генерирующей аэрозоль.
Известно обеспечение устройства, генерирующего аэрозоль, для генерирования вдыхаемого пара. Такие устройства могут нагревать субстрат, образующий аэрозоль, до температуры, при которой улетучиваются один или более компонентов субстрата, образующего аэрозоль, без сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть представлен в жидкой форме в устройстве, генерирующем аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в части для хранения жидкости устройства, генерирующего аэрозоль, или в заменяемом картридже. Для преобразования в летучую форму субстрата, образующего аэрозоль, может быть предусмотрен нагревательный элемент. Нагревательный элемент может представлять собой сетчатый нагреватель. Окружающий воздух может быть втянут в устройство через вход для воздуха. Воздух может быть протянут поверх сетчатого нагревателя для увлечения преобразованного в летучую форму субстрата, образующего аэрозоль, с образованием, за счет этого, аэрозоля. Впоследствии аэрозоль может протекать в канале для потока воздуха по направлению к выходу мундштука по направлению к пользователю. Канал для потока воздуха между сетчатым нагревателем и выходом мундштука обычно представляет собой один элемент. Канал для потока воздуха между сетчатым нагревателем и выходом мундштука обычно представляет собой один элемент. Канал для потока воздуха между сетчатым нагревателем и выходом мундштука обычно представляет собой прямой элемент, который напрямую соединяет сетчатый нагреватель и выход мундштука. Канал для потока воздуха между сетчатым нагревателем и выходом мундштука обычно представляет собой не изогнутый элемент.
Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, с улучшенной доставкой аэрозоля. Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит вход для воздуха. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит выход для воздуха. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент. Нагревательный элемент содержит сетчатый нагреватель, сообщающийся по текучей среде с входом для воздуха. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит первый канал для потока воздуха, проходящий от нагревательного элемента в первом направлении вдоль продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит второй канал для потока воздуха, расположенный дальше по ходу потока относительно первого канала для потока воздуха и проходящий от первого канала для потока воздуха к выходу для воздуха во втором направлении. Первое направление и второе направление отличаются друг от друга. Раскрытое устройство, генерирующее аэрозоль, улучшает доставку аэрозоля пользователю. Настоящее устройство, генерирующее аэрозоль, обеспечивает более комфортное ощущение доставки аэрозоля, в частности во рту потребителя.
Настоящее изобретение также может относиться к мундштуку, содержащему вход для воздуха, выход для воздуха, нагревательный элемент, первый канал для потока воздуха и второй канал для потока воздуха, описанные в данном документе. Другими словами, описанные в данном документе компоненты, вместо того чтобы быть частью устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть частью мундштука. Мундштук может быть конструктивно приспособлен для устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно для прикрепления к устройству, генерирующему аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, оснащено по меньшей мере одним входом для воздуха. Вход для воздуха может представлять собой полуоткрытый вход. Полуоткрытый вход может представлять собой вход, который пропускает поток воздуха или текучей среды в одном направлении, но по меньшей мере частично ограничивает, предпочтительно - предотвращает поток воздуха или текучей среды в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие предпочтительно позволяет воздуху поступать в устройство, генерирующее аэрозоль. Выход воздуха или жидкости из устройства, генерирующего аэрозоль, через полуоткрытое впускное отверстие можно предотвратить. Полуоткрытое впускное отверстие может являться, например, полупроницаемой мембраной, проницаемой только для воздуха в одном направлении, но непроницаемой для воздуха и жидкости в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие может также являться, например, одноходовым клапаном. Предпочтительно полуоткрытые впускные отверстия обеспечивают возможность прохождения воздуха через впускное отверстие только при соблюдении конкретных условий, например, минимального понижения давления в устройстве, генерирующем аэрозоль, или прохождения через клапан или мембрану некоторого объема воздуха.
Выход для воздуха может представлять собой отверстие в устройстве, генерирующем аэрозоль. Пользователь может втягивать аэрозоль, генерируемый устройством, генерирующим аэрозоль, в свой рот. Выход для воздуха может быть выполнен в виде мундштука или мундштучного конца.
Нагревательный элемент, в частности, сетчатый нагреватель, может преобразовывать в летучую форму компоненты субстрата, образующего аэрозоль. Преобразованные в летучую форму компоненты могут быть увлечены воздухом, протягиваемым через нагревательный элемент, в частности, сетчатый нагреватель. Увлекаемые преобразованные в летучую форму компоненты могут образовывать капли, суспендированные в воздухе. Увлекаемые преобразованные в летучую форму компоненты могут поглощаться каплями, суспендированными в воздухе. Увлечение преобразованных в летучую форму компонентов воздухом может привести к образованию аэрозоля. Сетчатый нагреватель позволяет большей площади нагревательного элемента контактировать с субстратом, образующим аэрозоль, подлежащим испарению. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, является жидким. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть на одной стороне сетчатого нагревателя, и воздух, протягиваемый поверх сетчатого нагревателя, может быть расположен на противоположной стороне сетчатого нагревателя. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть размещен на дальней стороне сетчатого нагревателя. Воздух, протягиваемый поверх сетчатого нагревателя, может располагаться на ближней стороне сетчатого нагревателя. Сетчатый нагреватель может быть расположен по центру на продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.
Первый канал для потока воздуха может представлять собой трубку. Первый канал для потока воздуха может иметь цилиндрическую форму, предпочтительно полую цилиндрическую форму. Первый канал для потока воздуха может иметь круглое поперечное сечение. Первый канал для потока воздуха может иметь прямоугольное поперечное сечение. Первый канал для потока воздуха может иметь многоугольное поперечное сечение. Первый канал для потока воздуха может иметь прямоугольное, эллиптическое или овальное поперечное сечение. Первый канал для потока воздуха может иметь многоугольное поперечное сечение. Первый канал для потока воздуха может направлять воздух от нагревательного элемента ко второму каналу для потока воздуха. Первый канал для потока воздуха может направлять компоненты, преобразованные в летучую форму нагревательным элементом и увлеченные окружающим воздухом, втягиваемым через вход для воздуха, по направлению ко второму каналу для потока воздуха.
Площадь поперечного сечения первого канала для потока воздуха может быть постоянной. Первый канал для потока воздуха может представлять собой цилиндр, имеющий постоянный диаметр вдоль длины цилиндра. Площадь поперечного сечения первого канала для потока воздуха может увеличиваться в направлении дальше по ходу потока. Такое увеличение площади поперечного сечения может быть непрерывным в направлении дальше по ходу потока. Увеличение площади поперечного сечения может быть ступенчатым в направлении дальше по ходу потока.
Первый канал для потока воздуха может проходить по меньшей мере частично в продольном направлении устройства, генерирующего аэрозоль. Первый канал для потока воздуха может проходить по меньшей мере частично вдоль продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Термин «вдоль» может относиться к первому каналу для потока воздуха, проходящему непосредственно на продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Термин «вдоль» может также относиться к первому каналу для потока воздуха, проходящему параллельно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.
Первый канал для потока воздуха может быть расположен со смещением вбок от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Первый канал для потока воздуха может быть параллельным продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Первый канал для потока воздуха может находиться на расстоянии от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Первый канал для потока воздуха может находиться на расстоянии от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и быть параллельным продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Центр первого канала для потока воздуха может быть расположен со смещением вбок от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Центр первого канала для потока воздуха может находиться на расстоянии от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Центр первого канала для потока воздуха может представлять собой продольную ось первого канала для потока воздуха. Например, центр цилиндрического первого канала для потока воздуха может представлять собой продольную ось цилиндра. Продольная ось первого канала для потока воздуха может быть параллельна продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Центр первого канала для потока воздуха может представлять собой центроид расположенной раньше по ходу потока торцевой поверхности первого канала для потока воздуха. Центроидом расположенной раньше по ходу потока торцевой поверхности первого канала для потока воздуха может быть среднее арифметическое положение всех точек в расположенной раньше по ходу потока торцевой поверхности первого канала для потока воздуха. Например, торцевая поверхность цилиндрического первого канала для потока воздуха может быть круглой. Центроид такой круглой торцевой поверхности может представлять собой точку, равноудаленную от каждой точки вдоль края круглой торцевой поверхности. Боковое смещение центра первого канала для потока воздуха от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, может быть таким, что направление потока воздуха, протягиваемого через сетчатый нагреватель, изменяется приблизительно на 90°.
Первый канал для потока воздуха может содержать стенку. Стенка первого канала для потока воздуха может окружать некоторый объем воздуха. Стенка первого канала для потока воздуха может определять форму первого канала для потока воздуха. Стенка первого канала для потока воздуха может определять контуры первого канала для потока воздуха. Стенка может образовывать цилиндр. Стенка может содержать первую поверхность, направленную к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и вторую поверхность, направленную в сторону от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Другими словами, первая стенка может представлять собой стенку, обращенную внутрь, и вторая стенка может представлять собой стенку, противоположную первой стенке. В предпочтительных вариантах осуществления первая поверхность находится непосредственно над сетчатым нагревателем, а вторая поверхность расположена радиально наружу от сетчатого нагревателя.
Первый канал для потока воздуха может быть облицован поглощающей жидкость облицовкой. Облицовка может содержать пористый материал. Пористость облицовки может изменяться в направлении дальше по ходу потока. Предпочтительно пористость облицовки непрерывно изменяется в направлении дальше по ходу потока. Пористость может увеличиваться в направлении дальше по ходу потока. Это может позволить направлять конденсаты, образующиеся в первом канале для потока воздуха, назад к нагревательному элементу. Другими словами, капиллярность облицовки может снижаться в направлении дальше по ходу потока.
Второй канал для потока воздуха может представлять собой трубку. Второй канал для потока воздуха может иметь цилиндрическую форму, предпочтительно полую цилиндрическую форму. Второй канал для потока воздуха может иметь круглое поперечное сечение. Второй канал для потока воздуха может иметь прямоугольное поперечное сечение. Второй канал для потока воздуха может иметь многоугольное, овальное или эллиптическое поперечное сечение. Второй канал для потока воздуха может представлять собой усеченный конус. Второй канал для потока воздуха может представлять собой асимметрично скошенный усеченный конус. Второй канал для потока воздуха может представлять собой усеченный конус, асимметрично скошенный по направлению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Площадь поперечного сечения второго канала для потока воздуха может быть постоянной в направлении дальше по ходу потока. Площадь поперечного сечения второго канала для потока воздуха может увеличиваться в направлении дальше по ходу потока. Площадь поперечного сечения второго канала для потока воздуха может непрерывно увеличиваться в направлении дальше по ходу потока. Площадь поперечного сечения второго канала для потока воздуха может увеличиваться ступенчато в направлении дальше по ходу потока. Площадь поперечного сечения второго канала для потока воздуха может увеличиваться однократно в направлении дальше по ходу потока. Вертикальное поперечное сечение второго канала для потока воздуха может быть треугольным. Второй канал для потока воздуха может направлять воздух от первого канала для потока воздуха к выходу для воздуха. Расположенная дальше по ходу потока торцевая поверхность второго канала для потока воздуха может быть расположена по центру на продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Второй канал для потока воздуха может быть выполнен в форме, направляющей поток воздуха вбок по направлению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Таким образом аэрозоль может быть доставлен пользователю, осуществляющему втягивание на входе для воздуха по центру на устройстве, генерирующем аэрозоль. Центральная доставка аэрозоля может позволять уменьшать размер устройства, генерирующего аэрозоль.
Отличие между первым направлением, в котором проходит первый канал для потока воздуха, и вторым направлением, в котором проходит второй канал для потока воздуха, может определяться наклоном между первым направлением и вторым направлением. В данном документе термины «наклонный» или «наклон» могут указывать на то, что первое направление и второе направление могут быть не параллельны друг другу. Другими словами, термины «наклонный» или «наклон» могут указывать на то, что угол между первым направлением и вторым направлением не равен нулю. Отличие первого направления, в котором проходит первый канал для потока воздуха, и второго направления, в котором проходит второй канал для потока воздуха, может быть определено наклоном между первым каналом для потока воздуха относительно второго канала для потока воздуха. Первое направление может представлять собой направление вдоль продольной оси первого канала для потока воздуха. Второе направление может представлять собой направление вдоль продольной оси второго канала для потока воздуха. Отличие первого направления, в котором проходит первый канал для потока воздуха, и второго направления, в котором проходит второй канал для потока воздуха, может быть определено наклоном между продольной осью первого канала для потока воздуха относительно продольной оси второго канала для потока воздуха. Первый канал для потока воздуха может быть смещен вбок относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и второй канал для потока воздуха может быть наклонен относительно первого канала для потока воздуха. Продольная ось первого канала для потока воздуха может быть смещена вбок от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и продольная ось второго канала для потока воздуха может быть наклонена относительно продольной оси первого канала для потока воздуха. Продольная ось первого канала для потока воздуха может быть расположена на расстоянии от продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и продольная ось второго канала для потока воздуха может быть наклонена относительно продольной оси первого канала для потока воздуха. Второй канал для потока воздуха может были наклонен по направлению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Продольная ось второго канала для потока воздуха может быть наклонена по направлению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.
Второй канал для потока воздуха может быть облицован поглощающей жидкость облицовкой, аналогичной облицовке, описанной выше. Облицовка может быть выполнена таким образом, что капли аэрозоля, контактирующие с облицовкой, могут поглощаться облицовкой и переноситься за счет капиллярного эффекта в направлении раньше по ходу потока через облицовку.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать третий канал для потока воздуха. Третий канал для потока воздуха может проходить между входом для воздуха и нагревательным элементом. Третий канал для потока воздуха может представлять собой трубку. Третий канал для потока воздуха может представлять собой прямую трубку. Третий канал для потока воздуха может представлять собой изогнутую трубку. Третий канал для потока воздуха может иметь цилиндрическую форму, предпочтительно полую цилиндрическую форму. Третий канал для потока воздуха может иметь круглое поперечное сечение. Третий канал для потока воздуха может иметь прямоугольное поперечное сечение. Площадь поперечного сечения третьего канала для потока воздуха может быть постоянной вдоль его длины. Площадь поперечного сечения третьего канала для потока воздуха может увеличиваться в направлении расположенного дальше по ходу потока конца третьего канала для потока воздуха. Такое увеличение может максимизировать площадь сетчатого нагревателя, на которую воздействует поток окружающего воздуха, доставляемый через третий канал для потока воздуха. Площадь поперечного сечения третьего канала для потока воздуха может уменьшаться в направлении расположенного дальше по ходу потока конца третьего канала для потока воздуха. Третий канал для потока воздуха направляет воздух от входа для воздуха в направлении нагревательного элемента.
Третий канал для потока воздуха может быть наклонен относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Продольная ось третьего канала для потока воздуха может быть наклонена относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. В данном документе термин «наклонный» может указывать на то, что продольная ось третьего канала для потока воздуха может не быть параллельной продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Другими словами, термин «наклонный» может указывать на то, что угол между продольной осью третьего канала для потока воздуха и продольной осью устройства, генерирующего аэрозоль, не равен нулю. Третий канал для потока воздуха может быть расположен перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. В предпочтительном варианте осуществления продольная ось третьего канала для потока воздуха может быть перпендикулярна продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Наклон продольной оси третьего канала для потока воздуха может оптимизировать доставку потока воздуха к нагревательному элементу или сетчатому нагревателю.
Третий канал для потока воздуха может быть расположен с возможностью протягивания окружающего воздуха через нагревательный элемент. Наклон продольной оси третьего канала для потока воздуха к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, может приводить к протягиванию окружающего воздуха через сетчатый нагреватель. За счет наклона продольной оси третьего канала для потока воздуха поток воздуха может быть направлен в направлении к определенной части нагревательного элемента. За счет наклона продольной оси третьего канала для потока воздуха поток воздуха может быть направлен в направлении к расположенному раньше по ходу потока концу нагревательного элемента. Расположенный раньше по ходу потока конец сетчатого нагревателя может представлять собой часть сетчатого нагревателя, которая расположена на максимальном расстоянии от первого канала для потока воздуха. За счет наклона продольной оси третьего канала для потока воздуха поток воздуха может быть доставлен к нагревательному элементу под определенным углом. Третий канал для потока воздуха может быть расположен с возможностью протягивания воздуха по всей длине нагревательного элемента.
Третий канал для потока воздуха может быть выполнен в форме, обеспечивающей направление потока окружающего воздуха через сетчатый нагреватель. Третий канал для потока воздуха может быть выполнен в такой форме, что поток окружающего воздуха, доставляемый через третий канал для потока воздуха, может воздействовать на сетчатый нагреватель под наклонным углом к поверхности сетчатого нагревателя. Таким образом, поток окружающего воздуха, доставляемый через третий канал для потока воздуха, воздействует на сетчатый нагреватель под углом к поверхности нагревательного элемента. Третий канал для потока воздуха может быть выполнен в такой форме или быть расположен таким образом, чтобы направлять окружающий воздух через всю протяженность нагревательного элемента или сетчатого нагревателя, перпендикулярную продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Третий канал для потока воздуха может быть расположен с возможностью протягивания окружающего воздуха через нагревательный элемент. За счет расположения третьего канала для потока воздуха таким образом или выполнения его в такой форме, которые обеспечивают возможность протягивания окружающего воздуха через нагревательный элемент или сетчатый нагреватель, компоненты, преобразуемые в летучую форму сетчатым нагревателем, могут быть увлечены окружающим воздухом, протягиваемым через сетчатый нагреватель. Это максимизирует количество компонентов, преобразованных в летучую форму сетчатым нагревателем, которое увлекается окружающим воздухом, протягиваемым через нагреватель. В частности, воздух может быть протянут в боковом направлении через третий канал для потока воздуха. Сетчатый нагреватель предпочтительно расположен и проходит перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Следовательно, воздух может быть втянут в боковом направлении над поверхностью сетчатого нагревателя, предпочтительно над всей поверхностью сетчатого нагревателя.
Третий канал для потока воздуха может быть соединен с первым каналом для потока воздуха. Находящийся дальше по ходу потока конец третьего канала для потока воздуха может быть соединен с расположенным раньше по ходу потока концом первого канала для потока воздуха. Между первым каналом для потока воздуха и третьим каналом для потока воздуха может быть предусмотрен L-образный изгиб. L-образный изгиб может быть частью расположенного дальше по ходу потока конца третьего канала для потока воздуха или расположенного раньше по ходу потока конца первого канала для потока воздуха. Часть L-образного изгиба, параллельная или идущая вдоль продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, может быть частью первого канала для потока воздуха. Часть L-образного изгиба, перпендикулярная продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, может быть частью третьего канала для потока воздуха.
Нагревательный элемент может быть плоским. Нагревательный элемент может быть по существу плоским. Нагревательный элемент может быть выполнен в виде плоской пластины. Нагревательный элемент может быть по существу двумерным. Нагревательный элемент может иметь гладкую поверхность. Плоская пластина может быть расположена перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. То, что нагревательный элемент является плоским, может привести к по существу свободному прохождению потока воздуха через нагревательный элемент. Таким образом, поток воздуха через нагревательный элемент может быть однородным. Плоский нагревательный элемент дает возможность легкого манипулирования им в процессе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Нагревательный элемент может быть выполнен в виде электрически резистивного металлического нагревательного элемента. Подходящие электрически резистивные материалы включают, помимо всего прочего: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композитных материалах электрически резистивный материал может быть необязательно внедрен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент, выполненный в виде электрически резистивного металлического нагревателя, является надежным, простым в изготовлении и экономически эффективным. Следовательно, реализация такого сетчатого нагревателя снижает стоимость и потребность в техническом обслуживании устройства, генерирующего аэрозоль.
Нагревательный элемент может быть проницаемым для текучей среды и может содержать множество электропроводных нитей. В данном документе термин «проницаемый для текучей среды» в отношении нагревательного элемента означает, что субстрат, образующий аэрозоль, в газообразной фазе и, возможно, в жидкой фазе способен легко проникать через нагревательный элемент. Нити могут образовывать сетчатый нагреватель. Нити могут содержать тканый или нетканый материал. Нити позволяют большей площади нагревательного элемента контактировать с субстратом, образующим аэрозоль, подлежащим испарению.
Нагревательный элемент может содержать сетку, имеющую промежутки между электропроводными нитями. Электропроводные нити могут образовывать промежутки между нитями, и эти промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предназначенный для испарения, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревательным элементом и жидкостью. Электропроводные нити могут образовывать сетку с размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина указанных промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентная доля открытой площади сетки, представляющая собой отношение площади промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Сетка может быть образована с использованием разных типов плетеных или решетчатых структур. В альтернативном варианте осуществления электропроводные нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.
Сетка из электропроводных нитей может также характеризоваться своей способностью к удержанию жидкости, как хорошо известно из уровня техники.
Электропроводные нити могут иметь диаметр от 8 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм, более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь, например, сплющенное поперечное сечение. Площадь сетки из электропроводных нитей в одном нагревательном элементе может быть небольшой, предпочтительно, меньше или равной 25 мм, что обеспечивает возможность ее включения в удерживаемую в руке систему. Нагревательный элемент может быть, например, прямоугольным и иметь длину примерно 5 мм и ширину примерно 2 мм. В некоторых примерах ширина составляет меньше 2 мм, например, ширина составляет примерно 1 мм.
Электропроводные нити могут содержать любой подходящий электропроводный материал. Подходящие материалы включают, без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как, например, 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 - зарегистрированный товарный знак компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляционными материалами. Предпочтительными материалами для электропроводных нитей являются нержавеющие стали марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.
Электрическое сопротивление указанной сетки из электропроводных нитей нагревательного элемента предпочтительно составляет от 0,3 Ом до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки из электропроводных нитей составляет от 0,5 до 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом. В целом, низкое общее сопротивление нагревательного элемента является преимуществом, если система получает питание от батареи.
Нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одну нить, изготовленную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, изготовленную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть полезно из электрических или механических соображений. Например, одна или более нитей могут быть образованы из материала, сопротивление которого значительно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Это обеспечивает возможность использования величины сопротивления нитей 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.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать часть для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Часть для хранения жидкости может содержать отверстие, и сетчатый нагреватель может быть расположен таким образом, что он проходит через отверстие. Это позволяет оптимизировать смачивание нагревательного элемента жидким субстратом, образующим аэрозоль, и распределение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на нагревательном элементе.
Часть для хранения жидкости выполнена с возможностью хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего подаче в нагревательный элемент. Часть для хранения жидкости может быть выполнена в виде емкости или резервуара для хранения жидкого образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно часть для хранения жидкости выполнена с возможностью соединения с нагревательным элементом с помощью соответствующего соединителя, герметично уплотненного от окружающей атмосферы. Предпочтительно, указанные соединители выполнены в виде самовосстанавливающихся прокалываемых мембран. Мембраны предотвращают нежелательную утечку жидкого субстрата, образующего аэрозоль, хранящегося в части для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости может быть выполнена в виде сменной тары или емкости. Для соединения сменной части для хранения жидкости с нагревательным элементом возможно прокалывание соответствующей мембраны посредством соответствующей иглообразной полой трубки. При соединении нагревательного элемента с частью для хранения жидкости указанные мембраны предотвращают нежелательную утечку жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и утечку воздуха из и внутрь части для хранения жидкости.
В данном документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному выделять одно или более летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия или предпочтительно расположен в части для хранения жидкости внутри устройства, генерирующего аэрозоль, что удобно.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может 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 при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в жидкой форме. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как вкусоароматические вещества. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Концентрация никотина в жидком субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться в части для хранения жидкости.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания, обычно батарею, внутри основного корпуса устройства, генерирующего аэрозоль. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого вида, такое как конденсатор. источник питания может требовать перезарядки и может иметь емкость, позволяющую накапливать энергию, достаточную для одного или более сеансов использования; например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение нескольких периодов по шесть минут. В другом примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательного элемента.
Нагревательный может приводиться в действие системой обнаружения затяжки. В альтернативном варианте осуществления испаритель может приводиться в действие нажатием кнопки включения/выключения, удерживаемой в течение затяжки, осуществляемой пользователем. Система обнаружения затяжек может быть выполнена в виде датчика, который может быть выполнен в виде датчика потока воздуха для измерения скорости потока воздуха. Скорость потока воздуха представляет собой параметр, характеризующий количество воздуха, втягиваемого пользователем в единицу времени через путь для потока воздуха генерирующего аэрозоль устройства. Инициирование затяжки может быть обнаружено датчиком потока воздуха, если скорость потока воздуха превысила заданное пороговое значение. Инициирование также может быть обнаружено при активации кнопки пользователем.
Датчик может быть выполнен в виде датчика давления для измерения давления воздуха внутри устройства, генерирующего аэрозоль, который втягивается через путь для потока воздуха устройства во время осуществления затяжки пользователем. Датчик может быть выполнен с возможностью измерения разности давления или падения давления между давлением воздуха окружающей среды снаружи устройства, генерирующего аэрозоль, и воздуха, который пользователь втягивает через устройство. Давление воздуха можно обнаруживать во входе для воздуха, выходе для воздуха устройства или любом другом проходе или камере внутри устройства, генерирующего аэрозоль, через которое течет воздух. Когда пользователь осуществляет затяжку на устройстве, генерирующем аэрозоль, внутри устройства образуется отрицательное давление или вакуум, при этом отрицательное давление может быть зарегистрировано датчиком давления. Под термином «отрицательное давление» следует понимать давление, которое ниже, чем давление окружающего воздуха. Другими словами, когда пользователь осуществляет затяжку из устройства, воздух, который втягивается через устройство, имеет давление, которое ниже, чем давление окружающего воздуха снаружи устройства. Инициирование затяжки может быть обнаружено датчиком давления, если разность давления превышает заданное пороговое значение.
В данном документе «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, например, часть курительного изделия. Однако предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, представлен в жидкой форме в части для хранения жидкости устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с субстратом, генерирующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого в легкие пользователя через рот пользователя. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой держатель. Устройство может представлять собой электрически нагреваемое курительное устройство. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать корпус, электрическую схему, источник питания, нагревательную камеру и нагревательный элемент.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать электрическую схему. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Микропроцессор может представлять собой часть контроллера. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагревательный элемент. Питание может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации устройства, генерирующего аэрозоль, или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагревательный элемент в форме импульсов электрического тока. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления нагревательного элемента и, предпочтительно, с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента.
Изобретение дополнительно относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, описанное в данном документе.
Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой электрическую курительную систему. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, является портативной. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сравнимый с размером обычной сигары или сигареты.
В данном документе термины «раньше по ходу потока», «дальше по ходу потока», «ближний» и «дальний» используют для описания относительных положений компонентов или частей компонентов устройства, генерирующего аэрозоль, в отношении направления, в котором пользователь осуществляет затяжку из устройства, генерирующего аэрозоль, во время его использования.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать мундштучный конец, через который при использовании аэрозоль выходит из системы, генерирующей аэрозоль, и доставляется пользователю. Мундштучный конец может также называться ближним концом. При использовании пользователь осуществляет затяжку на ближнем или мундштучном конце системы, генерирующей аэрозоль, с целью вдыхания аэрозоля, генерируемого системой, генерирующей аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, содержит дальний конец, противоположный ближнему или мундштучному концу. Выпускное отверстие для воздуха системы, генерирующей аэрозоль, может также называться расположенным дальше по ходу потока концом, а дальний конец системы, генерирующей аэрозоль, может также называться расположенным раньше по ходу потока концом. Компоненты или части компонентов системы, генерирующей аэрозоль, могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока или расположенные дальше по ходу потока относительно друг друга, исходя из их относительных положений между выходом для воздуха, ближним, расположенным дальше по ходу потока или мундштучным концом и дальним или расположенным раньше по ходу потока концом системы, генерирующей аэрозоль.
Система может содержать капиллярный материал, контактирующий с нагревательным элементом и частью для хранения жидкости. Капиллярный материал может быть расположен внутри части для хранения жидкости. Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон, нитей или других трубок с узкими каналами. Волокна или нити могут быть, в целом, выровнены для перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу. В альтернативном варианте осуществления 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, вспененные металлические или пластмассовые материалы, волоконный материал, изготовленный, например, из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, этиленовые 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, без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые позволяют перемещать жидкость по капиллярному материалу за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может быть выполнен с возможностью передачи субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу. Капиллярный материал может проходить внутрь промежутков между электропроводными нитями.
Признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, могут быть в равной степени применены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
Фиг. 1 - мундштук устройства, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 2 - вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению.
На Фиг. 1 изображен мундштук 10 устройства, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению. При эксплуатации потребитель осуществляет втягивание на выходе 24 для воздуха, что создает поток воздуха от входа 12 для воздуха к выходу 24 для воздуха. Путь прохождения потока воздуха от входа 12 для воздуха к выходу 24 для воздуха обозначен рядом пунктирных стрелок. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит вход 12 для воздуха и третий канал 14 для потока воздуха. Воздух может быть втянут в устройство, генерирующее аэрозоль, через вход 12 для воздуха. Воздух, втягиваемый во вход 12 для воздуха, затем поступает в третий канал 14 для потока воздуха. Воздух направляется через третий канал 14 для потока воздуха в направлении нагревательного элемента 16. Третий канал 14 для потока воздуха по существу перпендикулярен продольной оси 26 устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент 16 является по существу плоским и проходит перпендикулярно продольной оси 26 устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент 16 выполнен в виде сетчатого нагревателя. Нагревательный элемент 16 может иметь круглую или прямоугольную форму. Воздух направляется через нагревательный элемент 16 в направлении первого канала 20 для потока воздуха. Нагревательный элемент 16 преобразует в летучую форму по меньшей мере один компонент субстрата, образующего аэрозоль (не показан). Субстрат, образующий аэрозоль, может быть доставлен к нагревательному элементу 16 посредством капиллярного материала (не показан). Летучий компонент может быть увлечен воздухом, протягиваемым через нагревательный элемент 16. Таким образом может образовываться аэрозоль. Аэрозоль может протекать от нагревательного элемента 16 в направлении первого канала 20 для потока воздуха и в него. Между нагревательным элементом 16 и первым каналом 20 для потока воздуха воздух протекает в L-образном изгибе. L-образный изгиб может быть частью расположенного дальше по ходу потока конца третьего канала 14 для потока воздуха или первого канала 20 для потока воздуха. Первый канал 20 для потока воздуха может быть выполнен в форме цилиндра с постоянным диаметром вдоль длины первого канала 20 для потока воздуха. Продольная ось 28 в центре цилиндрического первого канала 20 для потока воздуха смещена вбок относительно продольной оси 26 устройства, генерирующего аэрозоль. Первый канал 20 для потока воздуха смещен вбок относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, так, что продольная ось 28 первого канала 20 для потока воздуха расположена со смещением вбок относительно центра нагревательного элемента 16. Центром нагревательного элемента 16 может быть точка, равноудаленная от края нагревательного элемента 16, или геометрический центр нагревательного элемента 16. За счет относительного расположения первого канала 20 для потока воздуха и нагревательного элемента 16 направление потока воздуха изменяется на 90°, когда воздух поступает в первый канал 20 для потока воздуха, таким образом, что путь потока может быть описан как L-образный, когда воздух попадает в первый канал 20 для потока воздуха.
Затем поток воздуха направляют через первый канал 20 для потока воздуха во второй канал 22 для потока воздуха. Площадь поперечного сечения второго канала 22 для потока воздуха увеличивается в направлении дальше по ходу потока. Второй канал 22 для потока воздуха представляет собой воронкообразную или конусообразную структуру, которая расширяется по мере прохождения второго канала 22 для потока воздуха в направлении выхода 24 для воздуха. Увеличение площади поперечного сечения в направлении дальше по ходу потока таково, что торцевая поверхность второго канала 22 для потока воздуха, смежная с выходом 24 для воздуха, расположена по центру на продольной оси 26 устройства, генерирующего аэрозоль. Расширение второго канала 22 для потока воздуха может привести к эффекту Вентури, улучшающему свойства аэрозоля. В этом отношении первый канал 20 для потока воздуха может представлять собой суженный участок, а второй канал 22 для потока воздуха может обеспечивать расширение аэрозоля, тем самым потенциально охлаждая аэрозоль и улучшая образование капель. Поток воздуха направляется через второй канал 22 для потока воздуха к выходу 24 для воздуха. Потребитель может вдыхать аэрозоль, доставляемый через выход 24 для воздуха. Основной корпус (не показан), содержащий источник питания и контроллер, может быть прикреплен к мундштуку 10.
На Фиг. 2 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением, в частности третьего канала 14 для потока воздуха, первого канала 20 для потока воздуха и второго канала 22 для потока воздуха. Структура и функция компонентов являются по существу такими же, как и у компонентов, описанных на Фиг. 1.