СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПОТОКОМ ВОЗДУХА
AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH VARIABLE AIR FLOW

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, выполненной с возможностью подачи изменяемого потока воздуха через систему. Настоящее изобретение находит особое применение в качестве электрической курительной системы.
Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрическую курительную систему. Известные удерживаемые в руке электрические курительные системы, как правило, содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться внутри части устройства, генерирующего аэрозоль. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать часть для хранения жидкости, в которой хранится жидкий субстрат, образующий аэрозоль, такой как раствор никотина. Такие устройства, часто называемые «электронными сигаретами», как правило, содержат достаточно жидкого субстрата, образующего аэрозоль, чтобы обеспечить количество затяжек, эквивалентное расходу нескольких обычных сигарет.
В попытке обеспечить пользователей электронной сигареты ощущениями, которые наиболее точно имитируют ощущения от использования обычной сигареты, в некоторых устройствах попытались объединить конфигурацию электронной сигареты с субстратом на основе табака для придания табачного вкуса аэрозолю, вдыхаемому пользователем. Однако такие устройства, как правило, не предоставляют никакой возможности пользователю самостоятельно выбирать ощущения при курении.
Было бы желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, которая уменьшает или устраняет по меньшей мере некоторые из этих проблем в известных устройствах.
Согласно настоящему изобретению предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж, секцию испарителя и секцию блока питания. Картридж содержит корпус картриджа, определяющий впускное отверстие для воздуха картриджа и выпускное отверстие для воздуха картриджа, при этом впускное отверстие для воздуха картриджа проходит через часть в виде стенки корпуса картриджа. Картридж также содержит твердый субстрат, образующий аэрозоль, расположенный внутри корпуса картриджа. Секция испарителя содержит корпус испарителя, определяющий впускное отверстие для воздуха испарителя и выпускное отверстие для воздуха испарителя, при этом выпускное отверстие для воздуха испарителя проходит через часть в виде стенки корпуса испарителя. Корпус испарителя выполнен с возможностью вмещения по меньшей мере части картриджа. Секция испарителя также содержит электрический нагреватель и жидкий субстрат, образующий аэрозоль, каждый из которых расположен внутри корпуса испарителя. Картридж и секция испарителя выполнены таким образом, что часть в виде стенки корпуса картриджа примыкает к части в виде стенки корпуса испарителя, когда секция испарителя вмещает картридж. Вращательная ориентация картриджа относительно секции испарителя является изменяемой, при этом величина взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя является изменяемой между разными вращательными ориентациями. Секция блока питания содержит блок питания для подачи электропитания на электрический нагреватель.
В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» используется для описания субстрата, способного высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из субстратов, образующих аэрозоль, систем, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению преимущественно способствуют изменению потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль. Изменение потока воздуха может преимущественно менять сопротивление затяжке системы, генерирующей аэрозоль. Изменение потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, может преимущественно менять отношение потока воздуха, проходящего через твердый субстрат, образующий аэрозоль, к потоку воздуха, обходящему твердый субстрат, образующий аэрозоль. Преимущественно изменение потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, помогает пользователю самостоятельно выбирать ощущения от использования.
Система, генерирующая аэрозоль, может иметь сопротивление затяжке, которое является изменяемым от приблизительно 60 до приблизительно 120 миллиметров водяного столба.
Предпочтительно, корпус испарителя определяет полость для размещения расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа. Преимущественно, обеспечение полости для размещения расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа может облегчать сцепление пользователем картриджа с секцией испарителя. Преимущественно, полость может удерживать картридж во взаимодействии с секцией испарителя во время использования системы, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно, полость и расположенный раньше по ходу потока конец корпуса картриджа имеют такие размеры, что расположенный раньше по ходу потока конец корпуса картриджа удерживается в полости посредством посадки с натягом во время использования системы, генерирующей аэрозоль.
Предпочтительно, форма поперечного сечения полости является по существу такой же, как и форма поперечного сечения расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа.
Полость выполнена с возможностью размещения расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа во множестве вращательных ориентаций картриджа относительно секции испарителя. Предпочтительно, величина взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя в каждой вращательной ориентации картриджа отличается от величины взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя по меньшей мере в одной из других вращательных ориентаций картриджа. Более предпочтительно, величина взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя в каждой вращательной ориентации картриджа отличается от величины взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя в каждой из других вращательных ориентаций картриджа.
Предпочтительно, по существу отсутствует взаимное наложение между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя по меньшей мере в одной из вращательных ориентаций картриджа. Обеспечение вращательной ориентации, при которой по существу отсутствует взаимное наложение между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя, может преимущественно предотвращать прохождение потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, когда система, генерирующая аэрозоль, не используется.
Предпочтительно, часть в виде стенки корпуса картриджа образует расположенную раньше по ходу потока торцевую стенку корпуса картриджа, а часть в виде стенки корпуса испарителя образует расположенную раньше по ходу потока торцевую стенку полости. Когда расположенный раньше по ходу потока конец корпуса картриджа размещен внутри полости, расположенная раньше по ходу потока торцевая стенка корпуса картриджа примыкает к расположенной раньше по ходу потока торцевой стенке полости. Преимущественно, примыкание двух, расположенных раньше по ходу потока торцевых стенок, обеспечивает возможность протекания потока воздуха из выпускного отверстия для воздуха испарителя только напрямую во впускное отверстие для воздуха картриджа. Преимущественно, это может обеспечивать прямую зависимость между величиной взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя, и сопротивлением затяжке системы, генерирующей аэрозоль. В вариантах осуществления, в которых по существу отсутствует взаимное наложение между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя по меньшей мере в одной вращательной ориентации картриджа относительно секции испарителя, примыкание двух, расположенных раньше по ходу потока торцевых стенок, может преимущественно способствовать предотвращению прохождения потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль.
Каждый из расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа и полости может иметь круглую форму поперечного сечения, так что вращательная ориентация картриджа относительно секции испарителя является непрерывно изменяемой.
Преимущественно, обеспечение расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа и полости с круглой формой поперечного сечения, может обеспечивать изменение вращательной ориентации картриджа без извлечения расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа из полости.
Преимущественно, обеспечение непрерывно изменяемой вращательной ориентации картриджа относительно секции испарителя может обеспечить систему, генерирующую аэрозоль, с непрерывным изменением сопротивления затяжке между максимальным сопротивлением затяжке и минимальным сопротивлением затяжке. Максимальное сопротивление затяжке может иметь место, когда величина взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя находится в минимальных пределах. Минимальное сопротивление затяжке может иметь место, когда величина взаимного наложения между впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя находится в максимальных пределах.
Каждый из расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа и полости может иметь многоугольную форму поперечного сечения для определения множества дискретных вращательных ориентаций картриджа относительно испарителя. Преимущественно, множество дискретных вращательных ориентаций может соответствовать множеству дискретных и заданных значений сопротивления затяжке для системы, генерирующей аэрозоль.
Каждое из впускного отверстия для воздуха картриджа и выпускного отверстия для воздуха испарителя может иметь любой подходящий размер и форму. Впускное отверстие для воздуха картриджа и выпускное отверстие для воздуха испарителя могут иметь по существу одинаковый размер и форму. Впускное отверстие для воздуха картриджа может иметь по меньшей мере одно из разного размера и разной формы по сравнению с выпускным отверстием для воздуха испарителя.
Каждое из выпускного отверстия для воздуха испарителя и впускного отверстия для воздуха картриджа может иметь полукруглую форму. Полукруглое выпускное отверстие для воздуха испарителя и полукруглое впускное отверстие для воздуха картриджа может быть особенно предпочтительным в вариантах осуществления, в которых каждый из расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа и полости имеет круглую форму поперечного сечения. Преимущественно, комбинация полукруглого выпускного отверстия для воздуха испарителя и полукруглого впускного отверстия для воздуха картриджа может обеспечивать максимальную величину взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и впускным отверстием для воздуха картриджа, сохраняя при этом вращательную ориентацию, при которой может по существу отсутствовать взаимное наложение между впускным отверстием для воздуха испарителя и выпускным отверстием для воздуха картриджа.
Корпус картриджа может определять одно отделение, в котором расположен твердый субстрат, образующий аэрозоль.
Корпус картриджа может определять первое отделение и второе отделение, при этом твердый субстрат, образующий аэрозоль, расположен внутри первого отделения, и при этом впускное отверстие для воздуха картриджа представляет собой первое впускное отверстие для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с первым отделением, и второе впускное отверстие для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде со вторым отделением. Преимущественно, второе отделение в комбинации со вторым впускным отверстием для воздуха картриджа может обеспечивать второй путь потока воздуха через картридж, который обходит твердый субстрат, образующий аэрозоль, расположенный внутри первого отделения.
Предпочтительно, выпускное отверстие для воздуха картриджа содержит первое выпускное отверстие для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с первым отделением, и второе выпускное отверстие для воздуха картриджа, которое сообщается по текучей среде со вторым отделением. Предпочтительно, первое впускное отверстие для воздуха картриджа расположено на расположенном раньше по ходу потока конце корпуса картриджа, а первое выпускное отверстие для воздуха картриджа расположено на расположенном дальше по ходу потока конце корпуса картриджа, так что первое впускное отверстие для воздуха картриджа и первое выпускное отверстие для воздуха картриджа находятся в сообщении друг с другом по текучей среде посредством первого отделения. Предпочтительно, второе впускное отверстие для воздуха картриджа расположено на расположенном раньше по ходу потока конце корпуса картриджа, а второе выпускное отверстие для воздуха картриджа расположено на расположенном дальше по ходу потока конце корпуса картриджа, так что второе впускное отверстие для воздуха картриджа и второе выпускное отверстие для воздуха картриджа сообщаются друг с другом по текучей среде посредством второго отделения.
Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что величина взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и каждым из первого впускного отверстия для воздуха картриджа и второго впускного отверстия для воздуха картриджа является изменяемой между разными вращательными ориентациями картриджа относительно секции испарителя. Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что величина взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и первым впускным отверстием для воздуха картриджа увеличивается по мере уменьшения величины взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и вторым впускным отверстием для воздуха картриджа. Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что величина взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и вторым впускным отверстием для воздуха картриджа увеличивается по мере уменьшения величины взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и первым впускным отверстием для воздуха картриджа. Преимущественно, такое расположение позволяет пользователю менять отношение величины потока воздуха, проходящего через первое отделение, к величине потока воздуха, проходящего через второе отделение.
Каждое из выпускного отверстия для воздуха испарителя, первого впускного отверстия для воздуха картриджа и второго впускного отверстия для воздуха картриджа может иметь полукруглую форму. Это может быть особенно предпочтительным в вариантах осуществления, в которых каждый из расположенного раньше по ходу потока конца корпуса картриджа и полости имеет круглую форму поперечного сечения. Такое расположение может способствовать непрерывному изменению потока воздуха через систему, генерирующую аэрозоль, между конфигурацией, в которой весь поток воздуха проходит через систему посредством первого отделения, и конфигурацией, в которой весь поток воздуха проходит через систему посредством второго отделения. Между каждой из этих конфигураций поток воздуха через систему может быть разделен между первым и вторым отделениями. Предпочтительно, по мере изменения вращательной ориентации картриджа, величина взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и первым впускным отверстием для воздуха картриджа становится обратно пропорциональной величине взаимного наложения между выпускным отверстием для воздуха испарителя и вторым впускным отверстием для воздуха картриджа.
Выпускное отверстие для воздуха испарителя может иметь полукруглую форму, а каждое из первого впускного отверстия для воздуха картриджа и второго впускного отверстия для воздуха картриджа может иметь форму в виде четверти круга. Эта конфигурация дает те же преимущества, что и описанный ранее вариант осуществления, в котором каждый из первого и второго впускных отверстий для воздуха картриджа является полукруглым и дает дополнительные преимущества. Обеспечение полукруглого выпускного отверстия испарителя в комбинации с первым и вторым впускными отверстиями для воздуха картриджа в форме четверти круга делает возможным вращательные ориентации картриджа, при которых часть или все первое впускное отверстие для воздуха картриджа перекрывает выпускное отверстие для воздуха испарителя, а второе впускное отверстие для воздуха картриджа совсем не перекрывает выпускное отверстие для воздуха испарителя. Обеспечение полукруглого выпускного отверстия испарителя в комбинации с первым и вторым впускными отверстиями для воздуха картриджа в форме четверти круга делает возможным вращательные ориентации картриджа, при которых часть или все второе впускное отверстие для воздуха картриджа перекрывает выпускное отверстие для воздуха испарителя, а первое впускное отверстие для воздуха картриджа совсем не перекрывает выпускное отверстие для воздуха испарителя. Обеспечение полукруглого выпускного отверстия испарителя в комбинации с первым и вторым впускными отверстиями для воздуха картриджа в форме четверти круга делает возможным вращательные ориентации картриджа, при которых выпускное отверстие для воздуха испарителя не перекрывает ни одно из первого и второго впускных отверстий для воздуха картриджа.
Второе отделение может представлять собой обходное отделение для обеспечения канала для потока воздуха, который обходит твердый субстрат, образующий аэрозоль. Преимущественно это может позволить пользователю менять отношение летучих соединений из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к летучим соединениям из твердого субстрата, образующего аэрозоль, которое доставляется из системы, генерирующей аэрозоль, к пользователю при использовании. Например, уменьшение величины взаимного наложения между первым впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя, а также увеличение величины взаимного наложения между вторым впускным отверстием для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха испарителя, может уменьшать количество летучих соединений, доставляемых из твердого субстрата, образующего аэрозоль, по сравнению с количеством летучих соединений, доставляемых из жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Второе отделение может быть по существу пустым. Второе впускное отверстие для воздуха может быть меньше, чем первое впускное отверстие для воздуха с целью обеспечения более низкого сопротивления затяжке второго отделения по сравнению с первым отделением.
Картридж может содержать фильтрующий материал, расположенный внутри второго отделения.
Картридж может содержать второй субстрат, образующий аэрозоль, расположенный внутри второго отделения. Преимущественно это может позволить пользователю менять отношение летучих соединений из твердого субстрата, образующего аэрозоль, к летучим соединениям из второго субстрата, образующего аэрозоль, которое доставляется из системы, генерирующей аэрозоль, к пользователю при использовании. Преимущественно такое расположение может позволить пользователю менять вкусоароматический профиль, доставляемый системой, генерирующей аэрозоль, при использовании. Другими словами, пользователь может менять количество вкуса и аромата, доставляемого из твердого субстрата, образующего аэрозоль, по сравнению с количеством вкуса и аромата, доставляемого из второго субстрата, образующего аэрозоль.
Второй субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой второй жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Второй субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой второй твердый субстрат, образующий аэрозоль.
Каждый из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, твердого субстрата, образующего аэрозоль, и, при наличии, второго субстрата, образующего аэрозоль, может содержать ароматизатор. Ароматизатор может содержать ментол.
Система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать первый знак, предусмотренный на наружной поверхности корпуса картриджа, и второй знак, предусмотренный на наружной поверхности корпуса испарителя, при этом первый знак и второй знак взаимодействуют для указания вращательной ориентации картриджа относительно секции испарителя. Преимущественно это может помогать пользователю в установке необходимой вращательной ориентации картриджа относительно секции испарителя.
Секция испарителя может содержать пористый материал–носитель, при этом жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предусмотрен на пористом материале–носителе. Преимущественно обеспечение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на пористом материале–носителе может снизить риск вытекания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из секции испарителя.
Пористый материал–носитель может предусматривать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые является проницаемыми для жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и позволяют жидкому субстрату, образующему аэрозоль, перемещаться через пористый материал–носитель. Предпочтительно, материал или комбинация материалов являются инертными по отношению к жидкому субстрату, образующему аэрозоль. Пористый материал–носитель может являться или не являться капиллярным материалом. Пористый материал–носитель может предусматривать гидрофильный материал для улучшения распределения и распространения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Это может способствовать равномерному образованию аэрозоля. Особенно предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Примеры подходящих материалов включают: капиллярный материал, например, губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Пористый материал–носитель может иметь любую подходящую пористость для использования с разными физическими свойствами жидкости.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий депротонированный никотин. Депротонирование никотина в табаке может преимущественно увеличивать летучесть никотина. Никотин можно депротонировать, подвергая табак подщелачивающей обработке.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и материал, не содержащий табак.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте настоящего документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые, при использовании, способствуют образованию аэрозоля. 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.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. Альтернативно, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать комбинацию двух или более веществ для образования аэрозоля.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может не содержать никотин. В таких вариантах осуществления испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться через твердый субстрат, образующий аэрозоль, во время использования для выделения одного или более летучих соединений из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может выделять никотин из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табакосодержащий депротонированный никотин, может частично подходить для вариантов осуществления, в которых жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не содержит никотин.
При наличии, второй субстрат, образующий аэрозоль, может предусматривать любой из твердых и жидких субстратов, образующих аэрозоль, описанных в настоящем документе. Предпочтительно, состав второго субстрата, образующего аэрозоль, отличается от состава каждого из жидкого и твердого субстратов, образующих аэрозоль.
Электрический нагреватель может предусматривать резистивную нагревательную катушку.
Электрический нагреватель может предусматривать резистивную нагревательную сетку.
Резистивная нагревательная сетка может содержать множество электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут быть по существу плоскими. В контексте настоящего документа «по существу плоский» означает образованный в одной плоскости и не обернутый вокруг или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. Плоская нагревательная сетка может быть легко обработана во время изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Электрически проводящие нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, втягивается в пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от приблизительно 160 меш по стандарту США до приблизительно 600 меш по стандарту США (+/– 10%) (т. е. от приблизительно 160 до приблизительно 600 нитей на дюйм (+/– 10%)). Ширина пустот предпочтительно составляет от приблизительно 75 микрометров до приблизительно 25 микрометров. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от приблизительно 25 процентов до приблизительно 56 процентов. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. Электрически проводящие нити могут представлять собой матрицу нитей, расположенных параллельно друг другу.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров и более предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 39 микрометров.
Резистивная нагревательная сетка может покрывать площадь меньшую или равную приблизительно 25 квадратным миллиметрам. Резистивная нагревательная сетка может быть прямоугольной. Резистивная нагревательная сетка может быть квадратной. Резистивная нагревательная сетка может иметь размеры от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 2 миллиметров.
Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал. Подходящие 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 композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель–, кобальт–, хром–, алюминий–, титан–, цирконий–, гафний–, ниобий–, молибден–, тантал–, вольфрам–, олово–, галлий–, марганец– и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляторами. Предпочтительными материалами для электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.
Электрическое сопротивление резистивной нагревательной сетки составляет предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом.
В вариантах осуществления, в которых электрический нагреватель представляет собой резистивную нагревательную катушку, шаг обмотки катушки составляет предпочтительно от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, и наиболее предпочтительно приблизительно 1,5 миллиметра. Шаг обмотки катушки означает расстояние между смежными витками катушки. Катушка может содержать меньше шести витков и предпочтительно она имеет меньше пяти витков. Катушка может быть образована из электрорезистивной проволоки диаметром от приблизительно 0,10 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,125 миллиметра. Электрорезистивная проволока предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали марок 904 или 301. Примеры других подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры других подходящих сплавов металлов включают 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. Резистивная нагревательная катушка может также содержать металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга, которая предусмотрена в виде ленты.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать мундштук. Мундштук может образовывать часть картриджа. Мундштук может быть образован отдельно от картриджа и выполнен с возможностью прикрепления к по меньшей мере одному из картриджа и секции испарителя. Предпочтительно, мундштук содержит выпускное отверстие для воздуха мундштука, выполненное с возможностью сообщения по текучей среде с выпускным отверстием для воздуха картриджа при использовании.
Блок питания может предусматривать батарею. Например, блок питания может предусматривать никель–металлогидридную батарею, никель–кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий–кобальтовую, литий–железо–фосфатную или литий–полимерную батарею. В качестве альтернативы блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая обеспечивает возможность хранения достаточного количества энергии для использования устройства, генерирующего аэрозоль, с более чем одним картриджем.
Предпочтительно, секция блока питания содержит контроллер для управления подачей электропитания от блока питания на электрический нагреватель.
Настоящее изобретение далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан первый вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан второй вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, изображенной на фиг. 1;
на фиг. 3–5 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, изображенной на фиг. 1, с картриджем, вставленным в полость в разных вращательных ориентациях;
на фиг. 6 показан картридж согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 показана система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж, изображенный на фиг. 6;
на фиг. 8 показан вид в перспективе картриджа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 9 показан покомпонентный вид картриджа, изображенного на фиг. 8.
На фиг. 1–5 показана система 10, генерирующая аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система, генерирующая аэрозоль, содержит секцию 12 блока питания, соединенную с секцией 14 испарителя, и картридж 16, отделенный от секций 12, 14 блока питания и испарителя. Секция 14 испарителя содержит корпус 18 испарителя, определяющий полость 20 для размещения расположенного раньше по ходу потока конца картриджа 16.
Секция 12 блока питания содержит впускное отверстие 22 для воздуха системы для впуска воздуха в секцию 12 блока питания, контроллер 24 и блок 26 питания.
Секция 14 испарителя содержит впускное отверстие 27 для воздуха испарителя для приема воздуха из секции 12 блока питания, проход 28 для потока воздуха, которое находится в сообщении по текучей среде с впускным отверстием 26 для воздуха испарителя на его расположенном раньше по ходу потока конце, и выпускное отверстие 30 для воздуха испарителя, которое находится в сообщении по текучей среде с расположенным дальше по ходу потока концом прохода 28 для потока воздуха. Выпускное отверстие 30 для воздуха испарителя имеет полукруглую форму и образовано частью 31 в виде стенки корпуса 18 испарителя картриджа, при этом, часть 31 в виде стенки также образует расположенную раньше по ходу потока торцевую стенку полости 20.
Секция 14 испарителя дополнительно содержит жидкий субстрат 32, образующий аэрозоль, сорбированный в кольцевой пористый материал–носитель 34 , расположенный за пределами прохода 28 для потока воздуха. Капиллярный фитиль 36 содержит первый и второй концы, расположенные в контакте с пористым материалом–носителем 34, а также центральную часть, расположенную внутри прохода 28 для потока воздуха. Жидкий субстрат 32, образующий аэрозоль, впитывается за счет капиллярного действия вдоль капиллярного фитиля 36 от пористого материала–носителя 34 до центральной части капиллярного фитиля 36.
Секция 14 испарителя также содержит электрический нагреватель 38, предусматривающий резистивную нагревательную катушку, обмотанную вокруг центральной части капиллярного фитиля 36. Во время работы системы 10, генерирующей аэрозоль, контроллер 24 управляет подачей электрической энергии с блока 26 питания на электрический нагреватель 38 для нагрева и испарения жидкого субстрата 32, образующего аэрозоль, из центральной части капиллярного фитиля 36.
Картридж 16 содержит корпус 40 картриджа, определяющий впускное отверстие 42 для воздуха картриджа и выпускное отверстие 44 для воздуха картриджа. Впускное отверстие 42 для воздуха картриджа имеет полукруглую форму и образовано расположенной раньше по ходу потока частью 45 в виде стенки корпуса 40 картриджа. Твердый субстрат 46, образующий аэрозоль, расположен внутри корпуса 40 картриджа между впускным отверстием 42 для воздуха картриджа и выпускным отверстием для воздуха 44 картриджа. Сетчатые фильтры 48 могут проходить поперек впускного отверстия 42 для воздуха картриджа и выпускного отверстия 44 для воздуха картриджа с целью удерживания твердого субстрата 46, образующего аэрозоль, в корпусе 40 картриджа. Мундштук 50 образован на расположенном дальше по ходу потока конце картриджа 16, при этом мундштук 50 содержит выпускное отверстие 52 для воздуха, которое находится в сообщении по текучей среде с выпускным отверстием 44 для воздуха картриджа.
Во время использования системы 10, генерирующей аэрозоль, воздух втягивается в систему через впускное отверстие 22 для воздуха системы, через впускное отверстие 27 для воздуха испарителя и попадает в проход 28 для потока воздуха, где испаренный жидкий субстрат 32, образующий аэрозоль, захватывается в поток воздуха. Затем поток воздуха протекает через выпускное отверстие 30 для воздуха испарителя, попадает в картридж 16 через впускное отверстие 42 для воздуха картриджа и проходит через твердый субстрат 46, образующий аэрозоль, где летучие соединения из твердого субстрата 46, образующего аэрозоль, захватываются в поток воздуха. Затем поток воздуха протекает через выпускное отверстие 44 для воздуха картриджа и выходит за пределы системы 10, генерирующей аэрозоль, через выпускное отверстие 52 для воздуха мундштука для доставки пользователю испаренного жидкого субстрата 32, образующего аэрозоль, и летучих соединений из твердого субстрата 46, образующего аэрозоль.
Для изменения потока воздуха, проходящего через систему 10, генерирующую аэрозоль, например, для изменения сопротивления затяжке системы 10, генерирующей аэрозоль, пользователь может менять вращательную ориентацию картриджа 16 относительно секции 14 испарителя. Как показано на фиг. 3–5, каждая из которых показывает разную вращательную ориентацию картриджа 16, изменение вращательной ориентации картриджа 16 меняет величину взаимного наложения между полукруглым выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и полукруглым впускным отверстием 42 для воздуха картриджа. На фиг. 3 изображена вращательная ориентация, при которой происходит полное взаимное наложение между выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и впускным отверстием 42 для воздуха картриджа, которая обеспечивает минимальное сопротивление затяжке. На фиг. 4 изображена вращательная ориентация, при которой происходит частичное взаимное наложение между выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и впускным отверстием 42 для воздуха картриджа, которая увеличивает сопротивление затяжке по сравнению с вращательной ориентацией, изображенной на фиг. 3. На фиг. 5 изображена вращательная ориентация, при которой отсутствует взаимное наложение между выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и впускным отверстием 42 для воздуха картриджа, так что расположенная раньше по ходу потока часть 45 в виде стенки корпуса 40 картриджа заграждает выпускное отверстие 30 для воздуха испарителя. Следовательно, во вращательной ориентации, показанной на фиг. 5, предотвращается прохождение потока воздуха через систему 10, генерирующую аэрозоль, что может быть желательным, если система 10, генерирующая аэрозоль, не используется.
Чтобы обеспечить пользователя показателем относительного вращения картриджа 16 относительно секции 14 испарителя, первый знак 62 предусмотрен на корпусе 40 картриджа, а второй знак 64 предусмотрен на корпусе 18 испарителя.
На фиг. 6 показан альтернативный картридж 116 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Картридж 116 подобен картриджу 16, показанному на фиг. 1–5, а также используются одинаковые ссылочные позиции для обозначения одинаковых частей.
Картридж 116 отличается от картриджа 16 формой корпуса 140 картриджа. В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 1–5, корпус 40 картриджа имеет круглую форму поперечного сечения, так что картридж 16 может быть вставлен в полость 20 в любой вращательной ориентации. Во втором варианте осуществления, показанном на фиг. 6, картридж 116 содержит корпус 140 картриджа, имеющий многоугольную форму поперечного сечения, определяющую множество плоских поверхностей 141. Многоугольная форма корпуса 140 картриджа ограничивает вращательную ориентацию картриджа 116 относительно секции испарителя системы, генерирующей аэрозоль.
На фиг. 7 показана система 100, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж 116. Система 100, генерирующая аэрозоль, подобна системе 10, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 1–5, и также используются одинаковые ссылочные позиции для обозначения одинаковых частей.
Система 100, генерирующая аэрозоль, отличается от системы 10, генерирующей аэрозоль, формой полости 120. В частности, полость 120 имеет многоугольную форму поперечного сечения, которая соответствует форме поперечного сечения, корпуса 140 картриджа. Многоугольная форма полости ограничивает вращательную ориентацию картриджа 116 относительно секции 14 испарителя до множества дискретных вращательных ориентаций. Это расположение позволяет пользователю выбирать между множеством заданных вращательных ориентаций, каждая из которых соответствует заданной величине взаимного наложения между выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и впускным отверстием 42 для воздуха картриджа.
На фиг. 8 и 9 показан картридж 216 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Картридж 216 подобен картриджу 16, показанному на фиг. 1–5, а также используются одинаковые ссылочные позиции для обозначения одинаковых частей. Картридж 216 может использоваться с секцией 12 блока питания и секцией 14 испарителя, показанными на фиг. 1–5.
Картридж 216 отличается от картриджа 16 формой корпуса 240 картриджа. В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 1–5, корпус 40 картриджа определяет одно отделение, в котором расположен твердый субстрат 46, образующий аэрозоль. В третьем варианте осуществления, показанном на фиг. 8 и 9, корпус 240 картриджа определяет первое отделение 260, в котором расположен твердый субстрат 46, образующий аэрозоль, и второе отделение 262, в котором расположен второй субстрат 246, образующий аэрозоль. Второй субстрат 246, образующий аэрозоль, отличается от твердого субстрата 46, образующего аэрозоль, и жидкого субстрата 32, образующего аэрозоль.
Впускное отверстие для воздуха картриджа в картридже 216 предусматривает первое впускное отверстие 242 для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с расположенным раньше по ходу потока концом первого отделения 260, и второе впускное отверстие 243 для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с расположенным раньше по ходу потока концом второго отделения 262. Выпускное отверстие для воздуха картриджа в картридже 216 представляет собой первое выпускное отверстие 244 для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с расположенным дальше по ходу потока концом первого отделения 260, и второе выпускное отверстие 245 для воздуха картриджа, которое находится в сообщении по текучей среде с расположенным дальше по ходу потока концом второго отделения 262. Во время использования вращательную ориентацию картриджа 216 относительно секции 14 испарителя можно менять с целью изменения величины взаимного наложения между выпускным отверстием 30 для воздуха испарителя и каждым из первого впускного отверстия 242 для воздуха картриджа и второго впускного отверстия 243 для воздуха картриджа. Следовательно, изменение вращательной ориентации картриджа 216 относительно секции 14 испарителя, позволяет пользователю менять относительную величину потока воздуха, проходящего через каждое из первого и второго отделений 260, 262.