ИЗДЕЛИЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С КОНДЕНСАТОРОМ
AEROSOL-GENERATING ARTICLE WITH CONDENSER

Настоящее изобретение относится к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему конденсатор, и к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей изделие, генерирующее аэрозоль.
Одним типом системы, генерирующей аэрозоль, является электроуправляемая курительная система. Известные удерживаемые в руке электроуправляемые курительные системы обычно содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, выполненного специально для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. В некоторых примерах изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как табачный стержень или табачный штранг, и нагреватель, заключенный внутри устройства, генерирующего аэрозоль, вставлен внутрь субстрата, генерирующего аэрозоль, или вокруг него, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено внутрь устройства, генерирующего аэрозоль. В альтернативной электроуправляемой системе изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать капсулу, содержащую субстрат, генерирующий аэрозоль, такой как рассыпной табак.
Субстраты, генерирующие аэрозоль, такие как табак, как правило, содержат одно или несколько летучих соединений, которые образуют аэрозоль при нагревании внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Во время непрерывного нагревания внутри устройства, генерирующего аэрозоль, количество летучих соединений в субстрате, генерирующем аэрозоль, уменьшается до тех пор, пока уровень летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль, не станет недостаточным для поддержания соответствующего генерирования аэрозоля, что может привести к сокращению сеанса курения для потребителя.
Соответственно, было бы желательно предоставить изделие, генерирующее аэрозоль, которое обеспечивает отслеживание уровней летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль, во время нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусмотрено изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, генерирующий аэрозоль, и конденсатор. Субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит табак. Конденсатор содержит первый электрод, второй электрод и диэлектрический материал, расположенный между первым электродом и вторым электродом. Диэлектрический материал содержит пористый материал субстрата и жидкость, сорбированную в пористый материал субстрата.
В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, который при его нагреве высвобождает летучие соединения, способные образовывать аэрозоль. Предпочтительно, субстрат, генерирующий аэрозоль, является нежидким при комнатной температуре, когда комнатная температура составляет 20 градусов Цельсия.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению преимущественно содержат конденсатор, в котором диэлектрический материал содержит пористый материал субстрата и жидкость, сорбированную в пористый материал субстрата. Преимущественно, когда изделие, генерирующее аэрозоль, нагревают во время использования, например, в устройстве, генерирующем аэрозоль, жидкость, сорбированная в пористый материал субстрата, испаряется. Испарение жидкости из диэлектрического материала приводит к изменению диэлектрической проницаемости диэлектрического материала, которое в свою очередь приводит к изменению емкости между первым электродом и вторым электродом. Изменение емкости между первым электродом и вторым электродом может преимущественно использоваться для предоставления указания количества одного или нескольких летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль.
Как рассмотрено более подробно ниже, диэлектрический материал может быть отделен от субстрата, генерирующего аэрозоль. В таких вариантах осуществления измерение емкости между первым электродом и вторым электродом может обеспечить непрямое измерение количества одного или нескольких летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль, исходя из известной зависимости между скоростью потери жидкости из диэлектрического материала и скоростью потери летучих соединений из субстрата, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, нагревается с использованием известного устройства, генерирующего аэрозоль.
Альтернативно, как рассмотрено более подробно ниже, по меньшей мере часть субстрата, генерирующего аэрозоль, может образовывать диэлектрический материал. В таких вариантах осуществления измерение изменения емкости между первым электродом и вторым электродом может обеспечивать более прямое измерение количества одного или нескольких летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль.
С помощью конденсатора для отслеживания количества одного или нескольких летучих соединений, остающихся в субстрате, генерирующем аэрозоль, преимущественно способствуют использованию цикла нагревания с длиной, подходящей для субстрата, генерирующего аэрозоль. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью остановки нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, когда емкость, или изменение емкости, достигает заданного порогового значения, указывающего на существенное уменьшение количества одного или нескольких летучих соединений в субстрате, генерирующем аэрозоль. С предотвращением дополнительного нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, когда количество одного или нескольких летучих соединений уменьшилось в субстрате, генерирующем аэрозоль, может предотвращаться возникновение сокращенного сеанса курения для потребителя. С предотвращением дополнительного нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, когда количество одного или нескольких летучих соединений уменьшилось в субстрате, генерирующем аэрозоль, может уменьшиться риск случайного возгорания субстрата, генерирующего аэрозоль, вследствие перегрева, когда субстрат, генерирующий аэрозоль, становится сухим.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать обертку, обернутую вокруг субстрата, генерирующего аэрозоль, при этом конденсатор предусмотрен на наружной поверхности обертки. Выполнение конденсатора на наружной поверхности обертки может способствовать добавлению конденсатора в существующие изделия, генерирующие аэрозоль, с минимальной модификацией существующих высокоскоростных станков и процессов для изготовления. Например, в некоторых вариантах осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табачный штранг или табачный стержень, и обертка может содержать сигаретную бумажную обертку вокруг табака. В таких вариантах осуществления конденсатор может быть выполнен вне линии и впоследствии прикреплен к наружной поверхности обертки на заключительной стадии изготовления изделия, генерирующего аэрозоль. Альтернативно, первый электрод, диэлектрический материал и второй электрод могут быть предусмотрены по отдельности и прикреплены к изделию, генерирующему аэрозоль, таким образом конденсатор образован на обертке in situ.
Предпочтительно, первый электрод покрывает по меньшей мере часть обертки, при этом диэлектрический материал покрывает первую часть первого электрода, при этом второй электрод покрывает по меньшей мере часть диэлектрического материала, и при этом первый электрод содержит вторую часть, которая не лежит ни под диэлектрическим материалом, ни под вторым электродом. Благодаря тому, что первый электрод содержит вторую часть, которая не лежит ни под диэлектрическим материалом, ни под вторым электродом, обеспечивается возможность способствования соединению первого электрода с соответствующим электрическим контактом устройства, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, объединено с устройством, генерирующим аэрозоль, для образования системы, генерирующей аэрозоль.
В контексте данного документа термины «внутренний», «наружный», «лежать под» и «покрывать» используются обозначения соответствующих положений компонентов изделия, генерирующего аэрозоль, или частей компонентов изделия, генерирующего аэрозоль. Например, внутренняя поверхность компонента обращена к внутреннему пространству изделия, и наружная поверхность компонента обращена к внешнему пространству изделия. Подобным образом, в примере, в котором первый компонент лежит под вторым компонентом, первый компонент расположен ближе к внутреннему пространству изделия, чем второй компонент. В данном примере второй компонент покрывает первый компонент.
Альтернативно, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать обертку, обернутую вокруг субстрата, генерирующего аэрозоль, при этом первый электрод лежит по меньшей мере под частью обертки, при этом второй электрод покрывает по меньшей мере часть обертки, и при этом часть обертки, расположенная между первым электродом и вторым электродом, образует диэлектрический материал. В таких вариантах осуществления, благодаря использованию по меньшей мере части обертки для образования диэлектрического материала, исключается необходимость в обеспечении отдельного диэлектрического материала для образования конденсатора.
Обертка может быть образована из целлюлозного материала, такого как бумага. Например, обертка может представлять собой сигаретную бумагу. В данных вариантах осуществления твердые компоненты целлюлозного материала образуют пористый материал субстрата. Жидкость, сорбированная в пористый материал субстрата, может содержать остаточную влажность целлюлозного материала после образования обертки с помощью стандартного процесса производства бумаги, такого как процесс мокрой выкладки. Дополнительно или альтернативно, жидкость может быть добавлена в бумагу после образования бумаги. Жидкость может содержать воду.
В качестве дополнительной альтернативы, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать обертку, обернутую вокруг субстрата, генерирующего аэрозоль, при этом конденсатор расположен между оберткой и субстратом, генерирующим аэрозоль. С расположением конденсатора между оберткой и субстратом, генерирующим аэрозоль, обеспечивается возможность защиты конденсатора от повреждения во время послепроизводственного обращения с изделием, генерирующим аэрозоль.
Для способствования соединению первого и второго электродов с соответствующими электрическими контактами на устройстве, генерирующем аэрозоль, предпочтительно по меньшей мере часть каждого из первого и второго электродов открыта. Например, обертка может содержать по меньшей мере одно отверстие, через которое по меньшей мере часть из первого и второго электродов может войти в контакт с помощью соответствующих электрических контактов на устройстве, генерирующем аэрозоль.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, субстрат, генерирующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму, при этом конденсатор имеет по существу кольцевую форму и окружает по меньшей мере часть субстрата, генерирующего аэрозоль. Благодаря тому, что конденсатор имеет по существу кольцевую форму, может преимущественно исключаться необходимость в поддержании конкретной угловой ориентации изделия, генерирующего аэрозоль, при вставке в устройство, генерирующее аэрозоль. То есть, кольцевой конденсатор может способствовать соединению первого и второго электродов с соответствующими электрическими контактами на устройстве, генерирующем аэрозоль, в любой угловой ориентации изделия, генерирующего аэрозоль.
В еще одной альтернативной группе вариантов осуществления по меньшей мере часть субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть расположена между первым электродом и вторым электродом, таким образом часть субстрата, генерирующего аэрозоль, расположенная между первым электродом и вторым электродом, образует диэлектрический материал. Такие варианты осуществления преимущественно исключают необходимость в обеспечении отдельного диэлектрического материала. Такие варианты осуществления преимущественно способствуют более прямому измерению уменьшения количества летучих соединений в субстрате, генерирующем аэрозоль, посредством измерения изменения емкости между первым электродом и вторым электродом.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой твердый субстрат, генерирующий аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит материал, содержащий табак, с летучими ароматическими соединениями табака, которые высвобождаются из субстрата при нагревании. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, содержащий табак, и материал, не содержащий табака.
Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать, например, одно или несколько из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или несколько из следующего: травяной лист, табачный лист, табачные жилки, взорванный табак и гомогенизированный табак.
Факультативно, твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, которые высвобождаются при нагревании твердого субстрата, генерирующего аэрозоль. Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может также содержать одну или несколько капсул, которые заключают в себе, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагревания твердого субстрата, генерирующего аэрозоль.
Факультативно, твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термически стабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубок, полосок или листов. Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть нанесен на поверхность носителя в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть нанесен на всю поверхность носителя или, альтернативно, он может быть нанесен в виде узора с целью обеспечения неоднородной доставки ароматического вещества во время использования.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табачный материал» обозначает материал, образованный путем агломерации сыпучего табака.
В контексте данного документа термин «лист» обозначает слоистый элемент, имеющий ширину и длину, существенно превышающие его толщину.
В контексте данного документа термин «собранный» используется для описания листа, который свернут, согнут или иным образом сжат или сужен в направлении, по существу поперечном продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль.
В предпочтительном варианте осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала.
В контексте данного документа термин «текстурированный лист» обозначает лист, который был гофрирован, выполнен конгревным тиснением, выполнен блинтовым тиснением, перфорирован или иным образом деформирован. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий множество разнесенных выемок, выступов, перфорационных отверстий или их сочетание.
В особо предпочтительном варианте осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала.
Использование текстурированного листа гомогенизированного табачного материала может преимущественно облегчить сбор листа гомогенизированного табачного материала для образования субстрата, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Предпочтительно, по существу параллельные складки или гофры проходят вдоль или параллельно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль. Это преимущественно упрощает сбор гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для образования изделия, генерирующего аэрозоль. Тем не менее, следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в изделие, генерирующее аэрозоль, могут альтернативно или дополнительно иметь множество по существу параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль.
Подходящие вещества для образования аэрозоля включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, 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.
Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. В качестве альтернативы субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более веществ для образования аэрозоля.
Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, генерирующем аэрозоль, может составлять более 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, генерирующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, генерирующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
В еще одной альтернативной группе вариантов осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать капсулу, образующую отделение, в котором размещен субстрат, генерирующий аэрозоль, при этом конденсатор предусмотрен на наружной поверхности капсулы.
Предпочтительно, капсула содержит основание, по существу цилиндрическую стенку, проходящую от основания, и открытый конец, противоположный основанию. Изделие, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит уплотнение, соединенное с капсулой и проходящее через открытый конец для уплотнения субстрата, генерирующего аэрозоль, в отделении, при этом конденсатор предусмотрен на основании капсулы.
Выполнение конденсатора на основании такой капсулы может способствовать надежному и безопасному контакту между первым и вторым электродами и соответствующими электрическими контактами в устройстве, генерирующем аэрозоль, в которое вставлено изделие, генерирующее аэрозоль.
Например, основание является предпочтительно по существу круглым, при этом первый электрод покрывает по меньшей мере часть основания, при этом диэлектрический материал покрывает первую часть первого электрода, при этом второй электрод покрывает по меньшей мере часть диэлектрического материала и покрывает центральную часть по существу круглого основания, и при этом первый электрод содержит вторую часть, которая не лежит ни под диэлектрическим материалом, ни под вторым электродом, при этом вторая часть разнесена с центральной частью по существу круглого основания. Благодаря тому, что первый электрод содержит вторую часть, которая не лежит ни под диэлектрическим материалом, ни под вторым электродом, обеспечивается возможность способствования соединению первого электрода с соответствующим электрическим контактом устройства, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, объединено с устройством, генерирующим аэрозоль, для образования системы, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно, первый и второй электроды выполнены с возможностью способствования контакту между первым и вторым электродом и соответствующими электрическими контактами на устройстве, генерирующем аэрозоль, независимо от угловой ориентации по существу круглого основания, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в устройство, генерирующее аэрозоль. Например, первый и второй электроды могут быть выполнены с возможностью зацепления с концентрическими круглыми или кольцевыми электрическими контактами, предусмотренными в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Дополнительно или альтернативно, первый электрод может иметь по существу круглую форму, которая концентрически покрывает по меньшей мере часть основания, при этом диэлектрический материал имеет по существу круглую форму и концентрически покрывает первую часть первого электрода, при этом второй электрод имеет по существу круглую форму и концентрически покрывает по меньшей мере часть диэлектрического материала, и при этом диаметр первого электрода больше диаметра диэлектрического материала и второго электрода, таким образом вторая часть первого электрода имеет кольцевую форму, предусмотренную концентрически на по существу круглом основании. Такие варианты осуществления могут исключать необходимость выполнения концентрических электрических контактов на устройстве, генерирующем аэрозоль, посредством выполнения концентрических первого и второго электродов, которые могут позволить любую угловую ориентацию изделия, генерирующего аэрозоль, по отношению к устройству, генерирующему аэрозоль.
В таких вариантах осуществления, где изделие, генерирующее аэрозоль, содержит капсулу, образующую отделение, в котором размещен субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит табак, более предпочтительно по меньшей мере одно из трубочного табака, резаного наполнителя, восстановленного табака, гомогенизированного табака и их комбинаций.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать вещество для образования аэрозоля. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал, вещество для образования аэрозоля и воду. Благодаря гомогенизированному табачному материалу могут улучшаться генерирование аэрозоля, содержание никотина и ароматический профиль аэрозоля, генерируемого во время нагревания изделия, генерирующего аэрозоль. В частности, процесс изготовления гомогенизированного табака включает измельчение табачного листа, что более эффективно обеспечивает возможность выделения никотина и ароматов при нагревании.
Гомогенизированный табачный материал предпочтительно предоставлен в виде листов, которые представляют собой одно из следующего: согнутые, гофрированные или нарезанные на полосы листы. В особо предпочтительном варианте осуществления листы нарезают на полосы, имеющие ширину от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 1,2 миллиметра. В одном варианте осуществления ширина полос составляет приблизительно 0,9 миллиметра.
Альтернативно, гомогенизированный табачный материал может быть образован в виде сфер с использованием сферонизации. Средний диаметр сфер составляет от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 4 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 0,8 миллиметра до приблизительно 3 миллиметров.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал от приблизительно 55 процентов до приблизительно 75 процентов по весу; вещество для образования аэрозоля от приблизительно 15 процентов до приблизительно 25 процентов по весу; и воду от приблизительно 10 процентов до приблизительно 20 процентов по весу.
Перед измерением параметров образцов субстрата, генерирующего аэрозоль, их приводят в равновесие в течение 48 часов при 50-процентной относительной влажности при 22 градусах Цельсия. Для определения содержания воды в гомогенизированном табачном материале используется методика Карла Фишера.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может дополнительно содержать ароматизатор от приблизительно 0,1 процента до приблизительно 10 процентов по весу. Ароматизатор может представлять собой любой подходящий ароматизатор, известный из уровня техники, такой как ментол.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, могут быть образованы путем агломерирования сыпучего табака, полученного путем помола или иного измельчения слоев табачного листа и/или жилок табачного листа.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, могут содержать одно или несколько внутренних связующих, т. е. табачных эндогенных связующих, одно или несколько внешних связующих, т. е. табачных экзогенных связующих, или их комбинацию для поддержки агломерирования сыпучего табака. Альтернативно или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
Подходящие внешние связующие для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, известны из уровня техники и включают, но без ограничения: смолы, такие как, например, гуаровая смола, ксантановая смола, гуммиарабик и смола плодов рожкового дерева; целлюлозные связующие, такие как, например, гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза и этилцеллюлоза; полисахариды, такие как, например, крахмал; органические кислоты, такие как альгиновая кислота; соли оснований, сопряженных с органическими кислотами, такие как альгинат натрия, агар и пектины 30; и их комбинации.
Из уровня техники известно несколько способов восстановления для изготовления листов гомогенизированных табачных материалов. Они включают, но без ограничения: способы изготовления бумаги, как описано, например, в US-A-3860012; способы формования или способы «формования листов», как описано, например, в документе US-A-5724998; способы восстановления тестообразной массы, как описано, например, в документе US-A-3894544; и способы экструзионного прессования, как описано, например, в документе GB-A-983928. Как правило, плотности листов гомогенизированного табачного материала, изготовленных с помощью способов экструзионного прессования и способов восстановления тестообразной массы, выше, чем плотности листов гомогенизированных табачных материалов, изготовленных с помощью способов формования.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, предпочтительно образуют с использованием способов формования того типа, который обычно включает формование суспензии, содержащей сыпучий табак и одно или несколько связующих, на конвейерной ленте или другой опорной поверхности, сушку формованной суспензии для образования листа гомогенизированного табачного материала и съем листа гомогенизированного табачного материала с опорной поверхности.
Гомогенизированный табачный листовой материал может быть изготовлен с использованием различных типов табака. Например, табачный листовой материал может быть образован с использованием табака из нескольких различных сортов табака или табака из различных участков табачного растения, таких как листья или стебли. После обработки лист имеет стабильные свойства и гомогенизированный аромат. Может быть изготовлен один лист гомогенизированного табачного материала, имеющий конкретный аромат. Для получения продукта с другим ароматом необходимо изготовить другой табачный листовой материал. Некоторые ароматы, которые получают путем смешения большого количества различных измельченных сортов табака в обычной сигарете, могут быть трудны для воссоздания в единственном гомогенизированном табачном листе. Например, табаки сорта Virginia и табаки сорта Burley могут нуждаться в обработке разными способами для оптимизации их индивидуальных ароматов. Возможна ситуация, когда в одном листе гомогенизированного табачного материала невозможно воссоздать конкретную смесь табаков сорта Virginia и сорта Burley. По этой причине субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать первый гомогенизированный табачный материал и второй гомогенизированный табачный материал. Посредством объединения двух различных листов табачного материала в одном субстрате, генерирующем аэрозоль, могут быть созданы новые смеси, которые было бы невозможно получить с помощью одного листа гомогенизированного табака.
Вещество для образования аэрозоля предпочтительно содержит по меньшей мере один многоатомный спирт. В предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля содержит по меньшей мере одно из следующего: триэтиленгликоль; 1,3-бутандиол; пропиленгликоль и глицерин.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, диэлектрический материал может содержать лист бумаги и по меньшей мере одну жидкость, сорбированную в лист бумаги, в частности, в тех вариантах осуществления, описанных выше, в которых изделие, генерирующее аэрозоль, содержит обертку, при этом по меньшей мере часть обертки образует диэлектрический материал.
Твердые компоненты листа бумаги образуют пористый материал субстрата. Жидкость, сорбированная в пористый материал субстрата, может содержать остаточную влагу бумаги после образования бумаги с помощью стандартного процесса производства бумаги, такого как процесс мокрой выкладки. Дополнительно или альтернативно, жидкость может быть добавлена в бумагу после образования бумаги. Жидкость может содержать воду.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусмотрено изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, генерирующий аэрозоль, и конденсатор. Конденсатор содержит первый электрод, второй электрод и диэлектрический материал, расположенный между первым электродом и вторым электродом. Диэлектрический материал содержит пористый материал субстрата и жидкость, сорбированную в пористый материал субстрата. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. В предпочтительных вариантах осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит табак. Изделие, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать любой из необязательных и предпочтительных признаков, описанных в данном документе в отношении первого аспекта настоящего изобретения.
Настоящее изобретение также относится к системам, генерирующим аэрозоль, содержащим устройство, генерирующее аэрозоль, в сочетании с изделием, генерирующим аэрозоль, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения или вторым аспектом настоящего изобретения.
Таким образом, согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, согласно первому аспекту настоящего изобретения или второму аспекту настоящего изобретения, в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных выше. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания, меньшей мере один нагреватель и полость для размещения изделия, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит первый электрический контакт для контакта с первым электродом конденсатора, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости, и второй электрический контакт для контакта со вторым электродом конденсатора, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит контроллер для управления подачей питания от блока питания по меньшей мере на один нагреватель для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, и диэлектрический материал и для управления подачей питания от блока питания на конденсатор. Контроллер выполнен с возможностью измерения емкости конденсатора с помощью первого и второго электрических контактов, а также контроллер выполнен с возможностью завершения подачи питания от блока питания по меньшей мере на один нагреватель, когда измеренная емкость превышает заданное пороговое значение.
В некоторых вариантах осуществления и, в частности, в тех вариантах осуществления, в которых субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит штранг или стержень табачного материала, по меньшей мере один нагреватель предпочтительно содержит удлиненный нагреватель, выполненный для вставки в субстрат, генерирующий аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости. Удлиненный нагреватель может иметь любую подходящую форму для способствования вставке в субстрат, генерирующий аэрозоль. Например, удлиненный нагреватель может представлять собой лезвие нагревателя.
Дополнительно или альтернативно, по меньшей мере один нагреватель может содержать нагреватель, расположенный смежно с наружной поверхностью изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости. Такие варианты осуществления могут, в частности, подходить для тех вариантов осуществления, в которых изделие, генерирующее аэрозоль, содержит капсулу, образующую отделение, в котором размещен субстрат, генерирующий аэрозоль. Например, по меньшей мере один нагреватель может содержать по существу кольцевой нагреватель, выполненный с возможностью окружения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости. Дополнительно или альтернативно, по меньшей мере один нагреватель может содержать по существу плоский нагреватель, расположенный смежно с концом изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, по меньшей мере один нагреватель предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: 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 композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть факультативно встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Примеры подходящих композиционных нагревательных элементов раскрыты в документах US-A-5498855, WO-A-03/095688 и US-A-5514630.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, первый и второй электрические контакты могут быть предусмотрены на торцевой стенке полости. В некоторых вариантах осуществления первый и второй электрические контакты могут быть концентрически предусмотрены на торцевой стенке для способствования контакту с первым и вторым электродами независимо от угловой ориентации изделия, генерирующего аэрозоль. Например, первый электрический контакт может быть по существу кольцевым, и второй электрический контакт может быть по существу круглым или по существу кольцевым, при этом второй электрический контакт предусмотрен концентрически в первом электрическом контакте, и при этом первый и второй электрические контакты разнесены.
Альтернативно, первый и второй электрические контакты могут быть предусмотрены на внутренней поверхности, проходящей в продольном направлении стенки полости. В некоторых вариантах осуществления каждый из первого и второго электрических контактов может быть кольцевым и проходить вокруг окружности полости для способствования контакту с первым и вторым электродами соответственно, независимо от угловой ориентации изделия, генерирующего аэрозоль.
Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показано изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показано изделие, генерирующее аэрозоль, по фиг. 1, вставленное в устройство, генерирующее аэрозоль, для образования системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3-6 показаны альтернативные варианты осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 7 показано альтернативное изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 8 показано изделие, генерирующее аэрозоль, по фиг. 7, вставленное в устройство, генерирующее аэрозоль, для образования альтернативной системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 9 показано еще одно альтернативное изделие, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 10 показано изделие, генерирующее аэрозоль, по фиг. 9, вставленное в устройство, генерирующее аэрозоль, для образования еще одной альтернативной системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 11 показан альтернативный вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 9.
На фиг. 1 показано изделие 10, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат 12, генерирующий аэрозоль, полую ацетатную трубку 14, полимерный фильтр 16, мундштук 18 и наружную обертку 20. Субстрат 12, генерирующий аэрозоль, содержит штранг табака, и мундштук 18 содержит штранг ацетилцеллюлозных волокон.
Изделие 10, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит конденсатор 22, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 20, смежный с субстратом 12, генерирующим аэрозоль. Конденсатор 22 содержит первый электрод 24, прикрепленный к наружной обертке 20, диэлектрический материал 26, покрывающий первую часть первого электрода 24, и второй электрод 28, покрывающий диэлектрический материал. Диэлектрический материал 26 содержит лист бумаги и жидкость, сорбированную в лист бумаги. Первый электрод 24 содержит вторую часть 29, которая не лежит под диэлектрическим материалом 26 или вторым электродом 28, при этом вторая часть 29 способствует соединению первого электрода 24 с электрическим контактом, когда изделие, генерирующее аэрозоль, 10 размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, как описано подробно со ссылкой на фиг. 2.
Толщина конденсатора 22 была увеличена на фиг. 1 (и фиг. 2-11), чтобы четко показать первый электрод 24, диэлектрический материал 26 и второй электрод 28.
На фиг. 2 показано изделие 10, образующее аэрозоль, вставленное в электрически нагреваемое устройство 30, генерирующее аэрозоль. Устройство 30 содержит корпус 31, образующий полость 33, для размещения изделия 10, генерирующего аэрозоль. Устройство 30 содержит нагреватель 32, содержащий часть 34 в виде основания и лезвие 36 нагревателя, которое проникает в субстрат 12, генерирующий аэрозоль, когда изделие 10, генерирующее аэрозоль, вставлено в полость 33. Лезвие 36 нагревателя содержит резистивную нагревательную катушку 38 для резистивного нагревания расположенного выше по потоку конца изделия 10, генерирующего аэрозоль. Контроллер 42 управляет работой устройства 30, в том числе подачей электрического тока от батареи 40 на резистивную нагревательную катушку 38 лезвия 36 нагревателя.
Устройство 30, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит первый электрический контакт 44 и второй электрический контакт 46, предусмотренные для контакта с первым электродом 24 и вторым электродом 28 соответственно, когда изделие 10, генерирующее аэрозоль, полностью вставлено в полость 33. Первый и второй электрические контакты 44, 46 являются кольцевыми, таким образом они контактируют с первым и вторым электродами 24, 28 независимо от угловой ориентации изделия 10, генерирующего аэрозоль, в полости 33.
Во время использования контроллер 42 подает электрический ток от батареи 40 к резистивной нагревательной катушке 38 для нагревания субстрата 12, генерирующего аэрозоль, и конденсатора 22. Во время цикла нагревания по меньшей мере некоторое количество жидкости, сорбированной в лист бумаги диэлектрического материала 26, испаряется, приводя к изменению емкости между первым электродом 24 и вторым электродом 28, которое измеряется контроллером 42 с помощью первого и второго электрических контактов 44, 46. Когда измеренная емкость достигает заданного уровня, указывающего на значительное уменьшение количества летучих соединений в субстрате 12, генерирующем аэрозоль, контроллер 42 завершает подачу электрического тока от батареи 40 на резистивную нагревательную катушку 38 для предотвращения дополнительного нагревания субстрата 12, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 3-6 проиллюстрированы альтернативные варианты осуществления изделия 10, генерирующего аэрозоль, каждый из которых содержит отличную от другого конфигурацию конденсатора. Одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Изделие 100, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 3, содержит конденсатор 122, содержащий первый электрод 124, предусмотренный на внутренней поверхности наружной обертки 20, и второй электрод 128, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 20, при этом второй электрод 128 покрывает первую часть первого электрода 124. В данном варианте осуществления диэлектрический материал 126 образован частью наружной обертки 20, расположенной между первым и вторым электродами 124, 128. Вторая часть 129 первого электрода 124 выступает из расположенного выше по потоку конца изделия 100, генерирующего аэрозоль, для способствования соединению первого электрода 124 с электрическим контактом в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Изделие 200, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 4, содержит конденсатор 222, содержащий первый электрод 224, предусмотренный в субстрате 12, генерирующем аэрозоль, диэлектрический материал 226, покрывающий первую часть первого электрода 224, и второй электрод 228, покрывающий диэлектрический материал 226 и лежащий под наружной оберткой 20. Отверстие 227, предусмотренное в наружной обертке 20, способствует соединению второго электрода 228 с электрическим контактом в устройстве, генерирующем аэрозоль. Вторая часть 229 первого электрода 224 выступает из расположенного выше по потоку конца изделия 200, генерирующего аэрозоль, для способствования соединению первого электрода 224 с электрическим контактом в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Изделие 300, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 5, содержит конденсатор 322, содержащий кольцевой первый электрод 324, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 20, диэлектрический материал 326, покрывающий первую часть первого электрода 324, и второй электрод 328, покрывающий диэлектрический материал 326. Вторая часть 329 первого электрода 324 не лежит под диэлектрическим материалом 326 или вторым электродом 328 для способствования соединению первого электрода 324 c электрическим контактом в устройстве, генерирующем аэрозоль. Благодаря использованию кольцевых первого и второго электродов 324, 328, может исключаться необходимость в предоставлении кольцевых электрических контактов в устройстве, генерирующем аэрозоль, но при этом все еще обеспечивается возможность вставки изделия 300, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль, в любой угловой ориентации.
Изделие 400, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 6, содержит конденсатор 422, содержащий первый электрод 424, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 20, и второй электрод 428, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 20 с противоположной стороны изделия 400, генерирующего аэрозоль. В данном варианте осуществления диэлектрический материал 426 образован частью субстрата 12, генерирующего аэрозоль, расположенной между первым и вторым электродами 424, 428.
На фиг. 7 показано альтернативное изделие 500, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат 512, генерирующий аэрозоль, обернутый наружной оберткой 520. Субстрат 512, генерирующий аэрозоль, представляет собой табачный стержень.
Изделие 500, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит конденсатор 522, предусмотренный на наружной поверхности наружной обертки 520. Конденсатор 522 содержит первый электрод 524, прикрепленный к наружной обертке 520, диэлектрический материал 526, покрывающий первую часть первого электрода 524, и второй электрод 528, покрывающий диэлектрический материал. Диэлектрический материал 526 содержит лист бумаги и жидкость, сорбированную в лист бумаги. Первый электрод 524 содержит вторую часть 529, которая не лежит под диэлектрическим материалом 526 или вторым электродом 528, при этом вторая часть 529 способствует соединению первого электрода 524 с электрическим контактом, когда изделие, генерирующее аэрозоль, 500 размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, как описано подробно со ссылкой на фиг. 8.
На фиг. 8 показано изделие 500,образующее аэрозоль, вставленное в электрически нагреваемое устройство 600, генерирующее аэрозоль. Устройство 600 содержит корпус 631, образующий полость 633, для размещения изделия 500, генерирующего аэрозоль. Съемная торцевая крышка 602 может сниматься для обеспечения возможности вставки изделия 500, генерирующего аэрозоль, в полость 633, при этом съемная торцевая крышка 602 содержит впускное отверстие 604 для воздуха для впуска воздуха в полость 633 во время использования. Устройство 600 содержит кольцевой нагреватель 632, в котором размещено изделие 500, генерирующее аэрозоль. Контроллер 642 управляет работой устройства 600, в том числе подачей электрического тока от батареи 640 на кольцевой нагреватель 632. Мундштук 606 на расположенном ниже по потоку конце устройства 600 содержит выпускное отверстие 608 для воздуха для обеспечения потребителю возможности вдыхать воздух через изделие 500, генерирующее аэрозоль, и устройство 600 во время использования.
Устройство 600, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит первый электрический контакт 644 и второй электрический контакт 646, предусмотренные для контакта с первым электродом 524 и вторым электродом 528 соответственно, когда изделие 500, генерирующее аэрозоль, полностью вставлено в полость 633. Первый и второй электрические контакты 644, 646 являются кольцевыми, таким образом они контактируют с первым и вторым электродами 524, 528 независимо от угловой ориентации изделия 500, генерирующего аэрозоль, в полости 633.
Во время использования контроллер 642 подает электрический ток от батареи 640 на кольцевой нагреватель 632 для нагревания субстрата 512, генерирующего аэрозоль, и конденсатора 522. Во время цикла нагревания по меньшей мере некоторое количество жидкости, сорбированной в лист бумаги диэлектрического материала 526, испаряется, приводя к изменению емкости между первым электродом 524 и вторым электродом 528, которое измеряется контроллером 642 с помощью первого и второго электрических контактов 644, 646. Когда измеренная емкость достигает заданного уровня, указывающего на значительное уменьшение количества летучих соединений в субстрате 512, генерирующем аэрозоль, контроллер 642 завершает подачу электрического тока от батареи 640 на кольцевой нагреватель 632 для предотвращения дополнительного нагревания субстрата 512, генерирующего аэрозоль.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что любая из альтернативных схем расположения конденсатора, описанных со ссылкой на фиг. 3-6, может быть применена в равной степени к изделию 500, генерирующему аэрозоль, показанному на фиг. 7.
На фиг. 9 показано еще одно альтернативное изделие 700, генерирующее аэрозоль, содержащее капсулу 702, образующую отделение, в котором предусмотрен субстрат 712, генерирующий аэрозоль. Субстрат 712, генерирующий аэрозоль, содержит рассыпной табак. Капсула 712 содержит основание, на котором расположен конденсатор 722, и уплотнение 704, соединенное с капсулой 702, для уплотнения открытого конца отделения, противоположного основанию.
Конденсатор 722 содержит первый электрод 724, прикрепленный к основанию капсулы 702, диэлектрический материал 726, покрывающий первую часть первого электрода 724, и второй электрод 728, покрывающий диэлектрический материал. Диэлектрический материал 726 содержит лист бумаги и жидкость, сорбированную в лист бумаги. Первый электрод 724 содержит вторую часть 729, которая не лежит под диэлектрическим материалом 726 или вторым электродом 728, при этом вторая часть 729 способствует соединению первого электрода 724 с электрическим контактом, когда изделие, генерирующее аэрозоль, 700 размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль, как описано подробно со ссылкой на фиг. 10.
На фиг. 10 показано изделие 700, образующее аэрозоль, вставленное в электрически нагреваемое устройство 800, генерирующее аэрозоль. Устройство 800 содержит корпус 831, образующий полость 833, для размещения изделия 700, генерирующего аэрозоль. Съемный мундштук 802 может сниматься для обеспечения возможности вставки изделия 700, генерирующего аэрозоль, в полость 833, при этом съемный мундштук 802 содержит прокалывающий элемент 803 для пробивания уплотнения 704 на изделии 700, генерирующем аэрозоль, когда съемный мундштук 802 повторно прикрепляется к корпусу 831. Съемный мундштук 802 дополнительно содержит впускное отверстие 804 для воздуха для впуска воздуха в полость 833 и выпускное отверстие 805 для воздуха, проходящее через прокалывающий элемент 803, для обеспечения потребителю возможности вытягивать воздух из полости 833 во время использования.
Устройство 800 содержит кольцевой нагреватель 832, в котором размещено изделие 700, генерирующее аэрозоль. Контроллер 842 управляет работой устройства 800, в том числе подачей электрического тока от батареи 840 на кольцевой нагреватель 832.
Устройство 800, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит первый электрический контакт 844 и второй электрический контакт 846, предусмотренные для контакта с первым электродом 724 и вторым электродом 728 соответственно, когда изделие 700, генерирующее аэрозоль, полностью вставлено в полость 833. Первый электрический контакт 844 является кольцевым, таким образом он контактирует с первым электродом 724 независимо от угловой ориентации изделия 700, генерирующего аэрозоль, в полости 833.
Во время использования контроллер 842 подает электрический ток от батареи 840 на кольцевой нагреватель 832 для нагревания субстрата 712, генерирующего аэрозоль, и конденсатора 722. Во время цикла нагревания по меньшей мере некоторое количество жидкости, сорбированной в лист бумаги диэлектрического материала 726, испаряется, приводя к изменению емкости между первым электродом 724 и вторым электродом 728, которое измеряется контроллером 842 с помощью первого и второго электрических контактов 844, 846. Когда измеренная емкость достигает заданного уровня, указывающего на значительное уменьшение количества летучих соединений в субстрате 712, генерирующем аэрозоль, контроллер 842 завершает подачу электрического тока от батареи 840 на кольцевой нагреватель 832 для предотвращения дополнительного нагревания субстрата 712, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 11 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления изделия 700, генерирующего аэрозоль, где одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Изделие 900, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 11, содержит конденсатор 922, содержащий первый электрод 924, диэлектрический материал 926 и второй электрод 928, все из которых концентрически выполнены на основании капсулы 702. Первый электрод 924 имеет больший диаметр по сравнению с диэлектрическим материалом 926 и вторым электродом 928, таким образом первый электрод содержит кольцевую вторую часть 929 для способствования соединению первого электрода 924 с электрическим контактом в устройстве, генерирующем аэрозоль. Благодаря образованию кольцевой второй части 929 первого электрода 924, может исключаться необходимость в предоставлении кольцевых электрических контактов в устройстве, генерирующем аэрозоль, но при этом все еще обеспечивается возможность вставки изделия 900, генерирующего аэрозоль, в устройство, генерирующее аэрозоль, в любой угловой ориентации.