КОНТЕЙНЕР, ИМЕЮЩИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ, ДЛЯ ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ УСТРОЙСТВА, И ОБРАЗУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ УСТРОЙСТВО
CONTAINER, HAVING HEATER FOR AEROSOL-GENERATING DEVICE, AND AEROSOL-GENERATING DEVICE

Настоящее изобретение относится к контейнерам для образующих аэрозоль систем, которые содержат нагревательный узел, пригодный для испарения жидкости. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемым рукой образующим аэрозоль системам, таким как электрически управляемые курительные системы.
Известны образующие аэрозоль системы, содержащие контейнеры и образующие аэрозоль устройства. Один такой тип образующих аэрозоль систем представляет собой электрически управляемую курительную систему. Известны удерживаемые рукой курительные системы с электрическим управлением, состоящие из устройства, содержащего батарею и управляющую электронную схему, и контейнера или картриджа, содержащего запас образующего аэрозоль субстрата и электрически управляемый испаритель. Картридж, содержащий как запас образующего аэрозоль субстрата, так и испаритель, иногда называют «картомайзером». Испаритель обычно содержит катушку нагревательного провода, намотанную вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким образующим аэрозоль субстратом. Картридж обычно содержит не только запас образующего аэрозоль субстрата и электрически управляемый испаритель, но также и мундштучную часть, которую пользователь при использовании сосет для втягивания аэрозоля в рот.
Тем не менее, данная компоновка имеет недостаток, состоящий в том, что картриджи являются сравнительно дорогими в производстве. Это обусловлено тем, что узел из фитиля и катушки является сложным в изготовлении. Кроме того, узел из фитиля и катушки может страдать от гравитационных эффектов, и это означает, что он не будет работать оптимальным образом при определенных ориентациях. Например, жидкость, содержащая образующий аэрозоль субстрат и удерживаемая фитилем и/или материалом удержания жидкости внутри картриджа, может смещаться внутри картриджа, что приводит к негомогенному распределению жидкости внутри фитиля и/или материала.
Таким образом, было бы желательно обеспечить контейнер и образующее аэрозоль устройство, в которых устранены недостатки известных контейнеров и устройств.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предложен контейнер для жидкого образующего аэрозоль субстрата для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом. Контейнер содержит: корпус, имеющий по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие и по меньшей мере одно выпускное воздушное отверстие; трубчатый элемент удержания жидкости для сорбции жидкого образующего аэрозоль субстрата; и воздухопроницаемую капиллярную фитильную мембрану, содержащую по меньшей мере один электрический нагреватель. Мембрана расположена на торцевой поверхности трубчатого элемента удержания жидкости, так что образован тракт воздушного потока, проходящий от по меньшей мере одного впускного воздушного отверстия через участок мембраны до по меньшей мере одного выпускного воздушного отверстия.
Размещение электрического нагревателя на капиллярной фитильной мембране обеспечивает преимущество, состоящее в возможности более эффективного испарения образующего аэрозоль субстрата, поскольку такая конфигурация обеспечивает большую площадь контакта между нагревателем и жидким образующим аэрозоль субстратом. В дополнение, нагреватель может быть по существу плоским, что обеспечивает возможность простого изготовления. В контексте данного документа термин «по существу плоский» означает выполненный в одной плоскости и не обернутый вокруг чего-либо или иным образом не приспособленный для соответствия криволинейной или другой неплоской форме. По существу плоский нагреватель дает возможность более легкого манипулирования им в процессе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
В контексте данного документа термин «сорбированный» означает, что жидкость адсорбирована на поверхности трубчатого элемента удержания жидкости или абсорбирована в этом трубчатом элементе удержания жидкости, или как адсорбирована на, так и абсорбирована в трубчатом элементе удержания жидкости.
По меньшей мере один электрический нагреватель предпочтительно размещен на участке мембраны внутри тракта воздушного потока. Более предпочтительно, по меньшей мере один электрический нагреватель размещен целиком на участке мембраны внутри тракта воздушного потока. Размещение электрического нагревателя целиком на участке мембраны внутри тракта воздушного потока позволяет повысить эффективность образующего аэрозоль устройства, поскольку жидкий образующий аэрозоль субстрат более эффективно поступает по фитилю к нагревателю.
Предпочтительно, контейнер дополнительно содержит трубчатый элемент, расположенный внутри трубчатого элемента удержания жидкости и проходящий от по меньшей мере одного впускного воздушного отверстия в направлении мембраны. Трубчатый элемент является по существу воздухонепроницаемым. Трубчатый элемент предпочтительно выполнен с возможностью предотвращения утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата в тракт воздушного потока. Продольная длина трубчатого элемента может быть равна продольной длине трубчатого элемента удержания жидкости. В качестве альтернативы, длина трубчатого элемента может составлять от примерно 50% до примерно 95% от продольной длины трубчатого элемента удержания жидкости.
При использовании мембрана располагается на дальнем по ходу потока конце трубчатого элемента удержания жидкости.
Контейнер может дополнительно содержать дополнительный трубчатый элемент удержания жидкости, размещенный смежно с концом указанного трубчатого элемента удержания жидкости, так что мембрана расположена между этими трубчатыми элементами удержания жидкости. Дополнительный трубчатый элемент удержания жидкости может повысить надежность контейнера в случае использования в образующем аэрозоль устройстве, поскольку уменьшено любое влияние наклона контейнера на некоторый угол относительно горизонтали.
Дополнительный трубчатый элемент удержания жидкости может содержать такой же жидкий образующий аэрозоль субстрат, что и удерживаемый в первичном трубчатом элементе удержания жидкости, или, в качестве альтернативы, может содержать другую жидкость, такую как ароматическая жидкость.
В дополнение, контейнер может содержать дополнительную воздухопроницаемую капиллярную фитильную мембрану, расположенную смежно с по меньшей мере одним электрическим нагревателем таким образом, что образуется слоистая структура с указанным по меньшей мере одним нагревателем, заключенным внутри мембраны и дополнительной мембраны. Применение такой слоистой структуры также обеспечивает возможность повышения надежности контейнера при использовании в образующем аэрозоль устройстве, поскольку капиллярный фитиль заключает в себе нагреватель, обеспечивая более прочную комбинацию фитиля и нагревателя. Дополнительная мембрана может содержать дополнительный электрический нагреватель. Таким образом образована слоистая структура, содержащая слой мембраны, слой нагревателя, слой мембраны и слой нагревателя.
Дополнительная мембрана может быть выполнена из того же материала, что и первичная мембрана, или из другого материала. Если материалы различны, то фитильные свойства этих материалов предпочтительно также различны.
Дополнительный электрический нагреватель предпочтительно электрически соединен с указанным по меньшей мере одним электрическим нагревателем.
В варианте реализации, содержащем дополнительный электрический нагреватель, смежно с этим дополнительным электрическим нагревателем может быть расположена вторая дополнительная воздухопроницаемая капиллярная фитильная мембрана таким образом, что образуется слоистая структура с дополнительным нагревателем, заключенным внутри дополнительной мембраны и второй дополнительной мембраны. Предпочтительно, данный вариант реализации содержит дополнительный трубчатый элемент удержания жидкости, размещенный смежно со слоистой структурой из мембраны и нагревателя.
Электрический нагревательный элемент или каждый из электрических нагревательных элементов предпочтительно имеет удлиненный профиль поперечного сечения. Применение удлиненного профиля поперечного сечения увеличивает объем жидкости, контактирующий с нагревателем, и таким образом повышается эффективность нагревателя. Обычный нагреватель, имеющий катушку провода в качестве нагревательного элемента, обычно имеет круглую или овальную форму поперечного сечения, и мениск жидкости может образовываться лишь с боковых сторон провода. В отличие от этого, удлиненный профиль поперечного сечения согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность образования мениска жидкости как с боковых сторон нагревателя, так и на его верхней поверхности.
Удлиненный профиль поперечного сечения предпочтительно является прямоугольным. Прямоугольная форма поперечного сечения легче в изготовлении и благодаря этому сокращает издержки.
Нагреватель или каждый нагреватель предпочтительно содержит два электрических контакта, проходящих от нагревателя до внешней поверхности корпуса. В предпочтительном варианте реализации электрические контакты проходят до внешней торцевой поверхности корпуса. В случае, если электрические контакты проходят до внешней торцевой поверхности корпуса, они предпочтительно расположены на первом и втором соответствующих радиальных расстояниях от продольной оси контейнера. Благодаря этому, электрические контакты легче совмещаются с электрическими контактами в образующем аэрозоль устройстве.
Электрическое сопротивление нагревателя или каждого нагревателя предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление нагревателя или каждого нагревателя составляет от 0,5 Ом до 3 Ом, и более предпочтительно - примерно 1 Ом. Электрическое сопротивление нагревателя или каждого нагревателя предпочтительно по меньшей мере на порядок, и более предпочтительно - по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление контактных участков. Таким образом обеспечено, чтобы тепло, создаваемое при прохождении тока через нагревательный элемент, локализовалось в нагревателе. Низкое общее сопротивление нагревателя является преимуществом, если система получает питание от батареи. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагреватель. Таким образом обеспечена возможность быстрого нагрева нагревателем электропроводных нитей до желаемой температуры.
Капиллярная фитильная мембрана предпочтительно выполнена из материала с высокой удерживающей и высвобождающей способностью. Материал мембраны предпочтительно представляет собой волокнистый материал, волокна которого предпочтительно образованы из оксида алюминия. В дополнение или в качестве альтернативы, материал мембраны может содержать мат из целлюлозных волокон.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложено образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом. Указанное устройство содержит: источник питания; полость для размещения вышеописанного контейнера, содержащего жидкий образующий аэрозоль субстрат; электрические контакты, соединенные с источником питания и выполненные с возможностью соединения этого источника питания с нагревателем контейнера; и впускное воздушное отверстие, выполненное с возможностью соединения с по меньшей мере одним впускным воздушным отверстием контейнера при размещении этого контейнера в полости.
Предпочтительно, устройство дополнительно содержит корпус, выполненный с возможностью размещения в нем компонентов устройства. Указанное по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие предпочтительно выполнено в боковой стенке корпуса, смежной с полостью. Более предпочтительно, указанное по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие выполнено в боковой стенке корпуса, смежной с концом полости. Указанное по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие может представлять собой множество впускных воздушных отверстий, расположенных по окружности корпуса.
Контейнер может содержать мундштучную часть, расположенную на конце контейнера, так что при использовании обеспечена возможность вдыхания аэрозоля пользователем.
В контексте данного документа термин «продольный» относится к направлению между ближним концом и противоположным дальним концом контейнера, а также к направлению между ближним или мундштучным концом и дальним концом образующего аэрозоль устройства.
Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения высвобождаются в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Никотиносодержащий образующий аэрозоль субстрат может представлять собой матрицу из соли никотина. Образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак, и предпочтительно, табакосодержащий материал содержит летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал.
Образующий аэрозоль субстрат может в качестве альтернативы содержать материал, не содержащий табака. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно образующее аэрозоль вещество. Образующее аэрозоль вещество может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре образующего аэрозоль устройства. Подходящие образующие аэрозоль вещества хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными образующими аэрозоль веществами являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно образующее аэрозоль вещество. В особо предпочтительном варианте реализации образующее аэрозоль вещество представляет собой глицерин.
Контейнер предпочтительно заполнен образующим аэрозоль субстратом в количестве от примерно 150 мг до примерно 400 мг, более предпочтительно - образующим аэрозоль субстратом в количестве от примерно 200 мг до примерно 300 мг, и в предпочтительном варианте реализации - образующим аэрозоль субстратом в количестве примерно 250 мг.
Источник питания может представлять собой батарею, в частности перезаряжаемую батарею, выполненную с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатовую или литий-полимерную батарею. В качестве альтернативы, батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Предпочтительно, емкость батареи выбрана таким образом, чтобы обеспечить возможность ее многократного использования пользователем до того, как потребуется подзарядка. Емкость батареи предпочтительно является достаточной как минимум для 20-кратного использования пользователем до того, как потребуется подзарядка.
В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может требовать подзарядки и может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточной энергии для одного или более сеансов курения; например, источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы обеспечить возможность непрерывного образования аэрозоля в течение примерно 6-минутного периода времени, соответствующего типовому времени выкуривания обычной сигареты, или в течение периода времени, в целое число раз большего 6 минут. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы обеспечить возможность осуществления предварительно заданного количества затяжек или дискретных активаций нагревательного узла.
Предпочтительно, образующее аэрозоль устройство дополнительно содержит управляющую электронную схему. Управляющая электронная схема предпочтительно выполнена с возможностью подачи и регулирования питания от источника питания на по меньшей мере один нагреватель. Питание может подаваться на нагревательный узел непрерывно после активации системы, или оно может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагревательный узел в виде импульсов электрического тока.
Управляющая электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Управляющая электронная схема может содержать дополнительные электронные компоненты.
Образующее аэрозоль устройство может дополнительно содержать температурный датчик, смежный с полостью для размещения контейнера. Температурный датчик соединен с управляющей электронной схемой, чтобы обеспечить возможность поддержания рабочей температуры управляющей электронной схемой. Температурный датчик может представлять собой термопару, или, в качестве альтернативы, для получения информации, относящейся к температуре, может использоваться по меньшей мере один нагреватель. В данном альтернативном варианте характеристика температурной зависимости сопротивления по меньшей мере одного нагревателя заранее известна, и эта характеристика используется для определения температуры этого по меньшей мере одного нагревателя способом, известным специалистам в данной области техники.
Образующее аэрозоль устройство может содержать детектор затяжки, соединенный с управляющей электронной схемой. Детектор затяжки предпочтительно выполнен с возможностью определения момента, когда пользователь осуществляет затяжку через мундштучную часть образующего аэрозоль устройства. Предпочтительно, управляющая электронная схема дополнительно выполнена с возможностью управления подачей питания на по меньшей мере один нагревательный элемент в соответствии с входным сигналом от детектора затяжки.
Предпочтительно, образующее аэрозоль устройство дополнительно содержит приводимый пользователем орган управления, такой как переключатель или кнопка. Это обеспечивает возможность включения устройства пользователем. Переключатель или кнопка может инициировать образование аэрозоля или подготовку управляющей электронной схемы к ожиданию входного сигнала от детектора затяжки.
Образующее аэрозоль устройство дополнительно содержит корпус, содержащий полость и другие компоненты. Корпус образующего аэрозоль устройства предпочтительно является удлиненным, таким как удлиненный цилиндр с круглым поперечным сечением. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композиционные материалы, содержащие один или несколько из этих материалов, или термопласты, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким.
Предпочтительно, образующая аэрозоль система является портативной. Образующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от примерно 30 мм до примерно 150 мм. Курительная система может иметь внешний диаметр от примерно 5 мм до примерно 30 мм.
Образующее аэрозоль устройство может содержать дополнительный нагреватель. Дополнительный нагреватель может быть размещен в полости для размещения контейнера. Дополнительный нагреватель выполнен с возможностью получения питания от источника питания. Дополнительный нагреватель может обеспечивать возможность более быстрого достижения рабочей температуры образующим аэрозоль субстратом.
Любой признак в одном аспекте настоящего изобретения может быть применен к другим аспектам настоящего изобретения в любом целесообразном сочетании. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот. Кроме того, любые, некоторые и/или все признаки в одном аспекте могут быть применены к любым, некоторым и/или всем признакам в любом другом аспекте, в любом целесообразном сочетании.
Также следует понимать, что конкретные сочетания различных признаков, описанных и определенных в любых аспектах изобретения, могут быть реализованы и/или применены, и/или использованы независимо.
Настоящее изобретение будет далее описано лишь на примерах, со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
На фиг. 1 показан разнесенный вид внутренних компонентов контейнера согласно настоящему изобретению;
На фиг. 2 показан схематичный вид в поперечном сечении контейнера согласно настоящему изобретению;
На фиг. 3 показан разнесенный вид внутренних компонентов альтернативного варианта контейнера согласно настоящему изобретению;
На фиг. 4 показан разнесенный вид внутренних компонентов дополнительного альтернативного варианта контейнера согласно настоящему изобретению;
На фиг. 5 показан разнесенный вид внутренних компонентов еще одного варианта контейнера согласно настоящему изобретению;
На фиг. 6 показан схематичный вид в поперечном сечении альтернативного варианта контейнера согласно настоящему изобретению.
На фиг. 7 показан вид в поперечном сечении участка модуля мембраны и нагревателя согласно настоящему изобретению;
На фиг. 8 показан вид в поперечном сечении участка мембраны, имеющей обычную компоновку нагревателя, известную из уровня техники;
На фиг. 9 показан электрический нагреватель согласно настоящему изобретению;
На фиг. 10 показан схематичный вид в поперечном сечении образующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению; и
На фиг. 11 показан способ изготовления нагревательного элемента и мембраны.
На фиг. 1 показан разнесенный вид внутренних компонентов контейнера. Компоненты контейнера включают в себя материал с высокой удерживающей и высвобождающей способностью в виде трубчатого элемента 100, капиллярную фитильную мембрану 102 и электрический нагревательный элемент 104, имеющий электрические контакты 106 и 108. Трубчатый элемент 100 выполнен с возможностью размещения жидкого образующего аэрозоль субстрата.
Материал с высокой удерживающей и высвобождающей способностью трубчатого элемента 100 может быть образован, например, из полиэтилен-полипропиленовых или полиэтилентерефталатных композиций. Другие подходящие материалы включают в себя различные формы стекловолокна или другие вспененные материалы низкой плотности (например, полиэтилен, этиленвинилацетат (EVA) или губчатые материалы из натуральной целлюлозы).
Материал с высокой удерживающей и высвобождающей способностью может содержать первый и второй участки, причем физические свойства первого участка материала отличаются от физических свойств второго участка. Различие физических свойств может заключаться в более высокой или более низкой температуре разложения, более высокой или более низкой капиллярной способности и более высокой или более низкой поглощающей способности. Например, если требуется более высокая удерживающая способность, то может использоваться материал с диаметром пор, составляющим более 12 микрон. В отличие от этого, если требуется перенос жидкости, может использоваться диаметр пор 10-12 микрон. В случае, если требуется более высокая термическая стабильность или термостойкость, когда во время работы используются рабочие температуры примерно от 200°С до 250°С, могут применяться стекло, оксид алюминия, нержавеющая сталь, кремнезем, джут, лен, углеродные волокна и арамидные (кевларовые) волокна в виде пряжи, жгутов, тканых или нетканых матов, волоконных матов или войлока. При температурах до 200°C могут применяться другие материалы, такие как комбинации полиэтилена, полипропилена и полиэтилентерефталата, а также стекловолокна или другие вспененные материалы низкой плотности (например, полиэтилен, этиленвинилацетат (EVA) или губчатые материалы из натуральной целлюлозы).
Мембрана 102 может быть выполнена из волоконного мата, такого как тканый мат. Указанные волокна могут быть выполнены из оксида алюминия или из целлюлозы.
Для электрического нагревательного элемента используют нержавеющую сталь, чтобы обеспечить возможность выполнения этого нагревательного элемента с помощью штамповочного процесса.
Компоненты, показанные на фиг. 1, размещаются в корпусе 200 контейнера 202, как показано на фиг. 2. Контейнер дополнительно содержит впускное воздушное отверстие 204 и выпускное воздушное отверстие 206. Внутри трубчатого элемента 100 расположен по существу воздухонепроницаемый трубчатый участок 208. Трубчатый участок 208 проходит от впускного воздушного отверстия 204 в направлении выпускного воздушного отверстия 206. Продольная длина трубчатого участка 208 может составлять по меньшей мере 50% от продольной длины трубчатого элемента 100, однако в предпочтительном примере продольная длина составляет по меньшей мере 80%. Электрические контакты 106 и 108 (не показаны на фиг. 2) расположены на внешней торцевой поверхности корпуса на конце впускного воздушного отверстия 204.
Как можно видеть, при использовании образуется тракт воздушного потока, проходящий от впускного воздушного отверстия 204 до выпускного воздушного отверстия 206 через трубчатый участок 208 и мембрану 102. Работа контейнера в образующем аэрозоль устройстве более подробно описана ниже.
На фиг. 3 показан разнесенный вид внутренних компонентов альтернативного варианта контейнера. По всему настоящему описанию одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым компонентам. Пример на фиг. 3 содержит внутренние компоненты, показанные на фиг. 1, однако, как можно видеть, смежно с мембраной 102 расположен дополнительный трубчатый элемент 300 для размещения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Внутренние компоненты, показанные на фиг. 3, могут быть включены в корпус, аналогичный тому, который показан на фиг. 2. Продольная длина трубчатых элементов 100 и 300 может быть одинаковой, как показано в данном примере. В качестве альтернативы, например в случае, если трубчатый элемент 100 содержит иную жидкость, чем та, которая содержится в трубчатом элементе 300, продольная длина элементов 100, 300 может быть различной. Например, если трубчатый элемент 300 содержит ароматизатор, продольная длина этого трубчатого элемента 300 может быть меньше, чем продольная длина трубчатого элемента 100.
На фиг. 4 показан разнесенный вид внутренних компонентов дополнительного альтернативного варианта контейнера. Пример, показанный на фиг. 4, аналогичен тому, который показан на фиг. 3, за исключением того, что он содержит дополнительную капиллярную фитильную мембрану 400. Дополнительная мембрана 400 выполнена с возможностью образования слоистой структуры вместе с нагревателем 104 и мембраной 102.
Еще один пример, показанный на фиг. 5, содержит дополнительный нагревательный элемент 500 и дополнительную капиллярную фитильную мембрану 502. Дополнительные нагревательный элемент 500 и мембрана 502 выполнены с возможностью образования слоистой структуры, содержащей слой мембраны 102, слой нагревательного элемента 104, слой мембраны 400, слой нагревательного элемента 500 и слой мембраны 502. Нагревательный элемент 500 содержит электрические контакты 504 и 506. Электрические контакты 504 и 506 электрически соединены с соответствующими выводами нагревательного элемента 104. Благодаря этому, во время использования электрическая мощность, получаемая через электрические контакты 106 и 108, нагревает как нагревательный элемент 104, так и нагревательный элемент 500.
На фиг. 6 показан схематичный вид в поперечном сечении контейнера 600, содержащего компоненты, показанные на фиг. 3. Контейнер содержит корпус 602, впускное воздушное отверстие 604 и выпускное воздушное отверстие 606. Внутри трубчатого элемента 100 расположен по существу воздухонепроницаемый трубчатый участок 608. Трубчатый участок 608 проходит от впускного воздушного отверстия 604 в направлении выпускного воздушного отверстия 606. Продольная длина трубчатого участка 608 может составлять по меньшей мере 50% от продольной длины трубчатого элемента 100, однако в предпочтительном примере продольная длина составляет по меньшей мере примерно 80%. Электрические контакты 106 и 108 (не показаны на фиг. 2) расположены на внешней торцевой поверхности корпуса на конце впускного воздушного отверстия 604.
Как можно видеть, при использовании образуется тракт воздушного потока, проходящий от впускного воздушного отверстия 604 до выпускного воздушного отверстия 606 через трубчатый участок 608, мембрану 102 и трубчатый участок 300. Работа контейнера в образующем аэрозоль устройстве подробно описана ниже.
Как показано на фиг. 7, который представляет собой вид в поперечном сечении нагревательного элемента 104, 500 и мембраны 102, 400, электрорезистивный материал, используемый для выполнения нагревательного элемента 104, 500, имеет удлиненную форму поперечного сечения. Удлиненная форма поперечного сечения в данном примере является прямоугольной. Как можно видеть, на кромках нагревательного элемента образован мениск 700. В дополнение, на открытой поверхности нагревательного элемента образован мениск 702. Благодаря этому объем жидкости, смежный с нагревательным элементом, увеличен по сравнению с обычным нагревательным элементом, и таким образом обеспечена возможность более эффективного испарения жидкости.
Обычный нагревательный элемент 800 показан на фиг. 8. Как можно видеть, мениск 802 образован лишь с боковой стороны нагревательного элемента, но не на открытой поверхности.
На фиг. 9 показывает нагревательный элемент 104, 500 и поперечное сечение по А-А, показанное на фиг. 7.
Электрический нагревательный элемент 104,500 выполняют путем штамповки электрорезистивного материала, такого как нержавеющая сталь, и затем приклеивают штампованный нагревательный элемент к мембране.
На фиг. 10 показан вид в поперечном сечении образующего аэрозоль устройства 1000, выполненного с возможностью использования с вышеописанным контейнером. Устройство содержит внешний корпус 1002, имеющий источник 1004 питания, управляющую схему 1006 и полость 1008 для размещения вышеописанного контейнера 202, 600. Корпус 1002 выполнен из термопласта, такого как полипропилен. Устройство 1000 дополнительно содержит электрические контакты 1010, расположенные на конце полости 1008. Электрические контакты выполнены с возможностью подключения к электрическим контактам контейнера, так что обеспечена возможность подачи электрической мощности от источника 1004 питания на нагревательный элемент 104, 500. Электрические контакты 1016 могут представлять собой по существу непрерывные концентричные кольца, так что контейнер может быть вставлен при любой угловой ориентации, или они могут представлять собой отдельные контакты, а контейнер имеет ключ по отношению к указанной полости таким образом, что он может вставляться лишь при одной угловой ориентации для обеспечения установления электрических соединений.
Корпус содержит также по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие 1012, которое соединено по текучей среде с полостью 1008. Указанное по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие может представлять собой множество впускных воздушных отверстий, расположенных по окружности корпуса в виде перфораций.
При использовании пользователь вставляет контейнер 202, 600 в полость 1008. Устанавливаются электрические соединения, и пользователь получает возможность активации устройства путем привода переключателя (не показан) или путем выполнения затяжки через устройство. В случае, если устройство активируется путем выполнения затяжки, применяют датчик затяжки, такой как микрофон, или измерение сопротивления или удельного сопротивления нагревательного элемента. В случае обнаружения затяжки обеспечивают подачу питания или дополнительного питания, в зависимости от ситуации, на нагревательный элемент для испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата, который затем вдыхается пользователем. Управляющая схема 1006 выполнена с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент таким образом, чтобы температура этого нагревательного элемента поддерживалась на уровне рабочей температуры.
Когда пользователь выполняет затяжку через устройство, воздух втягивается в устройство через впускное воздушное отверстие 1012 и затем течет по вышеописанному тракту воздушного потока. Когда воздух проходит через воздухопроницаемую мембрану 102, 400, 502, происходит захват испаренного образующего аэрозоль субстрата. Как можно видеть, в данном примере контейнер 202, 600 дополнительно оснащен мундштучной частью 1014, соединенной по текучей среде с выпускным воздушным отверстием трубчатого элемента 300, и таким образом аэрозоль вдыхается пользователем через эту мундштучную часть.
В приведенных выше примерах образующее аэрозоль устройство представляет собой электрическое курительное устройство, и жидкий образующий аэрозоль субстрат, удерживаемый на трубчатых элементах 100, 300, содержит никотин и образующее аэрозоль вещество, такое как глицерин или пропиленгликоль.
Способ изготовления нагревательного элемента и мембраны описан со ссылками на фиг. 11.
На фиг. 11(а) показана бобина 1100, содержащая полотно материала капиллярной фитильной мембраны. Материал капиллярной фитильной мембраны выполнен с возможностью размещения на нем предварительно отштампованного нагревательного элемента 1102. Нагревательный элемент может быть отштампован с помощью подходящего приспособления с матрицей и пунсоном. Таким образом, на этапе способа, показанном на фиг. 11(а), получают по существу непрерывное полотно материала капиллярной фитильной мембраны, имеющее множество нагревательных элементов.
На фиг. 11(b) показан следующий этап способа. Полотно материала капиллярной фитильной мембраны разрезают с помощью пунсона 1104 и матрицы на отдельные диски 1106, каждый из которых имеет нагревательный элемент. Указанные диски имеют диаметр, по существу равный диаметру трубчатого элемента.
На фиг. 11(с) показано нанесение мембраны и диска 102 с нагревательным элементом на трубчатый элемент 100 при подготовке к вставлению внутрь контейнера. Затем вставляют трубчатый элемент внутрь корпуса контейнера и заливают жидкость в трубчатый элемент.
Другие конструкции контейнера, заключающие в себе нагреватель согласно настоящему изобретению, также должны быть понятны специалистам с обычной квалификацией в данной области техники.
Вышеописанные примерные варианты являются иллюстративными, а не ограничительными. Благодаря рассмотренным выше примерным вариантам, другие варианты, соответствующие вышеописанным примерным вариантам, также должны быть понятны специалистам с обычной квалификацией в данной области техники.