ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И КАРТРИДЖ ДЛЯ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМЫ
AEROSOL GENERATING SYSTEM (OPTIONS) AND CARTRIDGE FOR AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к картриджу для генерирующей аэрозоль системы, которая выполнена с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата для генерирования аэрозоля. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемым рукой генерирующим аэрозоль системам, таким как электронные курительные системы.
Во многих удерживаемых рукой генерирующих аэрозоль системах используется электрический нагреватель для испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата для генерирования аэрозоля. Жидкий субстрат обычно заключен в сменном картридже, имеющем мундштучный конец, через который пользователь осуществляет затяжку генерируемым аэрозолем, и соединительный конец, противоположный мундштучному концу. В одном примере электрический нагреватель представляет собой проницаемую для текучей среды сетку, выполненную на соединительном конце, предназначенном для соединения с блоком управления, содержащим схему управления и источник питания. Жидкость удерживается в отделении для хранения между нагревательным элементом и мундштучным концом картриджа. Такой сменный картридж обеспечивает возможность для пользователей пополнять израсходованный жидкий субстрат без отправки в отходы других частей системы, таких как источник питания, и обеспечивает возможность простого соединение нагревателя с источником питания. Тем не менее, при использовании, в зависимости от ориентации нагревателя и отделения для хранения, возможна утечка жидкого субстрата через нагревательный элемент под действием силы тяжести.
Для уменьшения утечки был разработан картридж, содержащий отделение для хранения, разделенное на верхнюю часть для хранения жидкой среды и меньшую нижнюю часть, заключающую в себе капиллярный материал. Верхняя и нижняя части соединены таким образом, что обеспечивается возможность прохождения жидкости от верхней части к нижней части, причем нагревательный элемент расположен между двумя указанными частями и находится в контакте с капиллярным материалом. Это обеспечивает возможность доставки жидкого субстрата с помощью силы тяжести от верхней части к капиллярному материалу перед втягиванием в нагревательный элемент за счет восходящего капиллярного перемещения. Данная конструкция картриджа обеспечивает насыщение капиллярного материала жидким субстратом и при этом она уменьшает проблему утечки во время использования. Один из примеров такой конструкции предшествующего уровня техники раскрыт в публикации WO 2016/005530 A1.
Однако вследствие его сложной конструкции такой картридж уровня техники является сложным для массового производства с использованием обычных технологий, таких как литье под давлением. Кроме того, было бы также желательно предотвратить утечку жидкости из картриджа во время транспортировки и хранения.
В первом аспекте настоящего изобретения предложен картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий корпус, имеющий отверстие на мундштучном конце и впускное отверстие для воздуха; отделение для хранения, расположенное внутри корпуса и выполненное с возможностью вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата; канал воздушного потока, проходящий от впускного отверстия для воздуха до отверстия на мундштучном конце; проницаемый для текучей среды генерирующий аэрозоль элемент, расположенный внутри корпуса и имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем вторая поверхность сообщается по текучей среде с отделением для хранения; и съемное уплотнение, имеющее уплотняющий участок и язычковый участок, причем уплотняющий участок расположен в канале воздушного потока поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента и язычковый участок проходит наружу от корпуса через указанное впускное отверстие для воздуха.
Генерирующий аэрозоль элемент может представлять собой нагревательный элемент. Генерирующий аэрозоль элемент может представлять собой сетчатый нагреватель. Сетчатый нагреватель может обеспечивать возможность прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата, хранящегося в отделении для хранения, через промежутки в сетчатом нагревателе от его второй поверхности до его первой поверхности. В качестве альтернативы, генерирующий аэрозоль элемент может представлять собой вибрационный элемент.
Съемное уплотнение расположено в канале воздушного потока поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента во время транспортировки и хранения картриджа. Термин «хранение» в данном документе может относиться к долговременному хранению, например, хранению на складах и торговых площадках и хранению перед первым использованием. Уплотняющий участок служит для прерывания сообщения по текучей среде между генерирующим аэрозоль элементом и каналом воздушного потока. Это может быть достигнуто путем непосредственной герметизации первой поверхности или путем герметизации секции корпуса, смежной с указанной первой поверхностью, например, внутренних стенок корпуса. Благодаря герметичному прерыванию сообщения по текучей среде между первой поверхностью и каналом воздушного потока, обеспечивается возможность предотвращения или по меньшей мере уменьшения утечки и испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата во время транспортировки и хранения.
Язычковый участок образует участок съемного уплотнения, который доступен пользователю. Иначе говоря, при размещении герметизирующего участка съемного уплотнения в канале воздушного потока поверх первой поверхности, язычковый участок проходит за пределы внешней поверхности корпуса.
Благодаря извлечению уплотняющего участка через впускное отверстие для воздуха, обеспечивается возможность использования более короткого съемного уплотнения.
При необходимости, в случае размещения в канале воздушного потока уплотняющий участок образует воздухонепроницаемое уплотнение в канале воздушного потока. Например, уплотняющий участок может проходить поперек канала воздушного потока с образованием воздухонепроницаемой заглушки с целью предотвращения протекания воздуха в канале воздушного потока. Это предотвращает накопление пыли и грязи внутри канала воздушного потока. При необходимости, уплотняющий участок проходит от отверстия мундштучного конца к впускному отверстию для воздуха. При необходимости, уплотняющий участок выполнен с размером, соответствующим размеру канала воздушного потока, так что он полностью запирает канал воздушного потока.
При необходимости, удаление уплотняющего участка с первой поверхности путем приложения тянущего усилия к язычковому участку переводит первую поверхность в состояние сообщения по текучей среде с каналом воздушного потока. Перед первым использованием пользователь может потянуть за язычковый участок съемного уплотнения в направлении от картриджа с тем, чтобы извлечь съемное уплотнение из канала воздушного потока. Удаление съемного уплотнения обеспечивает сообщение по текучей среде между генерирующим аэрозоль элементом и каналом воздушного потока. В результате пользователь получает возможность вдыхания генерируемого аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Поверхность язычкового участка может иметь выемки и/или выступы для улучшения захвата пользователем язычкового участка. Предпочтительно, площадь поверхности язычкового участка является достаточно большой для ее легкого удержания пальцами пользователя.
При необходимости, съемное уплотнение является многоразовым. Удаленный уплотняющий участок может быть повторно вставлен в канал воздушного потока для размещения в канале воздушного потока поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента. Это обеспечивает возможность повторной герметизации картриджа для дальнейшего хранения и транспортировки после первого использования.
При необходимости, съемное уплотнение содержит удерживающие средства для удержания съемного уплотнения поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента до тех пор, пока к язычковому участку не будет приложено указанное тянущее усилие. Удерживающие средства могут представлять собой любые удерживающие средства, известные специалистам в данной области техники; например, удерживающие средства могут представлять собой механические удерживающие средства, такие как пружинный зажим или фиксатор, который взаимодействует с первой поверхностью и/или корпусом, или они могут быть реализованы с помощью технологии соединения, такой как клеевое соединение, термическая сварка или индукционная термическая сварка.
При необходимости, язычковый участок проходит наружу из корпуса через отверстие на мундштучном конце. Это обеспечивает возможность закрывания отверстия на мундштучном конце посредством язычкового участка и может служить в качестве напоминания для пользователя о необходимости удаления съемного уплотнения перед операцией.
При необходимости, предусмотрен предохранительный механизм для предотвращения работы генерирующего аэрозоль элемента до тех пор, пока уплотняющий участок не будет удален из канала воздушного потока. Такой предохранительный механизм может представлять собой любой механизм, известный специалистам в данной области техники, например, такие предохранительные механизмы, как съемные соединительные уплотнения и блокираторы, которые выполнены как единое целое с уплотняющим участком, или он может представлять собой более сложные электронные датчики, такие как датчики воздушного потока или активируемые давлением переключатели, сообщающиеся с каналом воздушного потока. Предохранительный механизм служит для предотвращения случайной активации нагревателя в то время, когда уплотняющий участок расположен над нагревательным элементом.
При необходимости, съемное уплотнение может быть изготовлено из термопластичного эластомера (TPE), стирол-этилен-бутилен-стирольный блок-сополимер (SEBS), полиэфирсульфона (PESU), каучука, силикона или любого подходящего материала, известного специалистам в данной области техники. Язычковый участок и уплотняющий участок могут быть выполнены формованием или экструзией из одного фрагмента материала, или они могут быть изготовлены из разных материалов для разных целей. Например, уплотняющий участок может быть изготовлен из более эластичного материала, чем язычковый участок, для достижения лучшей герметизации, в то время как язычковый участок может быть изготовлена из более упругого материала, чем эластичный материал, чтобы выдерживать тянущее усилие, прикладываемое пользователем во время удаления съемного уплотнения.
При необходимости, язычковый участок является гибким и выполнен с возможностью сгибания во впускном отверстии для воздуха таким образом, чтобы он соответствовал внешнему профилю корпуса. В качестве альтернативы, язычковый участок может быть шарнирно соединен с уплотняющим участком во впускном отверстии для воздуха таким образом, чтобы язычковый участок соответствовал внешнему профилю корпуса. Более конкретно, язычковый участок может быть выполнен с возможностью складывания во впускном отверстии для воздуха во время хранения и транспортировки таким образом, чтобы он проходил вдоль продольной оси корпуса. Иначе говоря, язычковый участок может быть спрятан перед использованием. Таким образом язычковый участок образует минимальный выступ, и обеспечивается возможность упаковывания картриджа в более компактную упаковку. Для удаления съемного уплотнения пользователь может выпрямить язычковый участок таким образом, чтобы он не был параллелен корпусу, перед приложением бокового тянущего усилия для удалению съемного уплотнения с корпуса.
При необходимости, уплотняющий участок расположен с возможностью обеспечения герметичного уплотнения между генерирующим аэрозоль элементом и каналом воздушного потока. Благодаря применению герметичного уплотнения, предотвращается испарение и/или потеря жидкого субстрата из отделения для хранения в атмосферу через канал воздушного потока, а также затрудняется проникновение влаги в отделение для хранения, что может негативно влиять на качество и стабильность жидкого субстрата.
При необходимости, отделение для хранения содержит первое отделение и второе отделение, соединенные друг с другом посредством соединителя, так что жидкость в первом отделении может проходить во второе отделение через жидкостной канал в указанном соединителе, причем первая поверхность проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента обращена к первому отделению, а вторая поверхность обращена к второму отделению и сообщается по текучей среде со вторым отделением, так что жидкий образующий аэрозоль субстрат в первом отделении может достигать проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента только через второе отделение.
Соединитель герметично соединяет два отдельных отделения и обеспечивает один или более жидкостных каналов между ними. Более конкретно, указанный соединитель является отдельным для обоих из первого отделения и второго отделения имеют. Соединитель может быть соединен с первым отделением и/или вторым отделением за счет посадки с натягом, при которой происходит упругая деформация для обеспечения уплотнения в соединении. Это обеспечивает возможность дешевого массового производства отдельных частей с помощью процессов экструзии или формования перед тем, как они будут собраны, для получения более сложной конструкции картриджа. Например, это обеспечивает возможность формования генерирующего аэрозоль элемента со вторым отделением перед монтажом на первом отделении посредством указанного соединителя. Посадка с натягом может представлять собой любую подходящую посадку с натягом, известную специалистам в данной области техники, например, посадка с натягом может представлять собой сцепление, или она может представлять собой посадку с защелкиванием.
При необходимости, соединитель и первая поверхность проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента образуют по меньшей мере участок канала воздушного потока. Соединитель может образовывать стенку канала воздушного потока, обращенную к проницаемому для текучей среды генерирующему аэрозоль элементу. Более конкретно, соединитель обеспечивает возможность размещения уплотняющего участка съемного уплотнения в канале воздушного потока поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента перед сборкой картриджа. Это улучшает доступ к первой поверхности, поскольку она оказывается полностью открытой при размещении уплотняющего участка на своем месте.
При необходимости, канал воздушного потока проходит от впускного отверстия для воздуха до отверстия на мундштучном конце и между первым отделением и вторым отделением. Иначе говоря, соединитель не только обеспечивает жидкостной канал для генерирующего аэрозоль субстрата, но также образует участок канала воздушного потока для направления воздушного потока поверх нагревательного элемента в направлении отверстия на мундштучном конце.
При необходимости, канал воздушного потока может проходить через первое отделение. Например, первое отделение может иметь кольцевое сечение, причем канал воздушного потока проходит от генерирующего аэрозоль элемента до отверстия на мундштучном конце через первое отделение. При необходимости, канал воздушного потока может проходить от генерирующего аэрозоль элемента до отверстия на мундштучном конце, смежного с первым отделением.
При необходимости, соединитель может быть изготовлен из полипропилена (PP), полиэтилена высокой плотности (HDPE), сополимера сложных эфиров, термопластичного эластомера (TPE), полисульфона (PSU), стирол-этилен-бутилен-стирольный блок-сополимера (SEBS), полиэфирсульфона (PESU), каучука, силикона или любого подходящего материала, известного специалистам в данной области техники. При необходимости, соединитель может быть изготовлен из материала, который способен поддерживать механическую прочность при температурах до 90°С. При необходимости, соединитель может быть изготовлен из материала, который способен поддерживать механическую прочность при температурах до 120°С.
При необходимости, первое отделение имеет емкость для хранения жидкости больше, чем у второго отделения. При необходимости, первое отделение имеет больший размер, чем второе отделение. При использовании первое отделение обычно расположено над генерирующим аэрозоль элементом. При необходимости, первое отделение расположено между проницаемым для текучей среды генерирующим аэрозоль элементом и отверстием на мундштучном конце.
При необходимости, второе отделение содержит капиллярный материал, находящийся в контакте со второй поверхностью генерирующего аэрозоль элемента. Капиллярный материал доставляет жидкий образующий аэрозоль субстрат к генерирующему аэрозоль элементу с преодолением силы тяжести. Поскольку при использовании жидкому образующему аэрозоль субстрату приходится перемещаться с преодолением силы тяжести для достижения генерирующего аэрозоль элемента, снижается вероятность утечки жидкого субстрата.
Капиллярный материал может быть изготовлен из материала, способного обеспечивать контакт жидкого образующего аэрозоль субстрата с по меньшей мере участком второй поверхности генерирующего аэрозоль элемента. Капиллярный материал может проходить в промежутки или отверстия в генерирующем аэрозоль элементе. Генерирующий аэрозоль элемент может втягивать жидкий образующий аэрозоль субстрат внутрь указанных промежутков или отверстий за счет капиллярного действия.
Капиллярный материал представляет собой материал, который активно переносит жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с тонкими каналами. Волокна или нити могут быть в целом выровнены для передачи жидкого образующего аэрозоль субстрата в направлении генерирующего аэрозоль элемента. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество тонких каналов или трубок, через которые жидкий образующий аэрозоль субстрат может транспортироваться за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, изготовленный, например, из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, этиленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата через капиллярный носитель за счет капиллярного действия.
В качестве альтернативы или дополнительно, отделение для хранения может содержать несущий материал для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата. Несущий материал может находиться в первом отделении, втором отделении или в обоих первом и втором отделении. Несущий материал может представлять собой пену, губку или совокупность волокон. Несущий материал может быть образован из полимера или сополимера. В одном варианте осуществления несущий материал представляет собой скрученный полимер. Образующий аэрозоль субстрат может выделяться в несущий материал во время использования. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в капсуле.
При необходимости, картридж содержит нагревательный узел, содержащий нагревательный элемент и электрические контактные участки, электрически соединенные с нагревательным элементом и открытые через соединительный конец картриджа таким образом, что обеспечивается возможность их контакта с электрическими контактными штырями в блоке управления генерирующей аэрозоль системы. Соединительный конец удален от мундштучного конца, имеющего отверстие на мундштучном конце. Соединительный конец выполнен с возможностью соединения с блоком управления генерирующей аэрозоль системы. Вторая сторона генерирующего аэрозоль элемента может быть обращена к соединительному концу, а первая сторона генерирующего аэрозоль элемента может быть обращена к мундштучному концу. Электрическая мощность может подаваться на генерирующий аэрозоль элемент от присоединенного блока управления через соединительный конец корпуса.
При необходимости, электрические контактные участки представляют собой две электропроводных контактных площадки. Электропроводные контактные площадки могут быть расположены на кромочных областях нагревательного элемента. При необходимости, по меньшей мере две электропроводных контактных площадки могут быть расположены на концах нагревательного элемента. Электропроводные контактные площадки могут быть прикреплены непосредственно к электропроводным нитям нагревательного элемента. Электропроводная контактная площадка может содержать оловянную накладку. В качестве альтернативы, электропроводная контактная площадка может образовывать единое целое с нагревательным элементом.
При необходимости, генерирующий аэрозоль элемент расположен ближе к соединительному концу, чем к отверстию на мундштучном конце. Это позволяет обеспечить простой и короткий путь электрического соединения между источником питания в блоке управления и генерирующим аэрозоль элементом.
При необходимости, отделение для хранения может содержать держатель нагревателя, отформованный поверх нагревательного узла.
При необходимости, первая и вторая поверхности генерирующего аэрозоль элемента могут быть по существу планарными. Генерирующий аэрозоль элемент может представлять собой нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать по существу плоский нагревательный элемент для обеспечения возможности простого изготовления. В геометрическом смысле термин «по существу плоский» применительно к нагревательному элементу используется для обозначения нагревательного элемента, который имеет форму по существу двумерной плоскости. Таким образом, по существу плоский нагревательный элемент проходит в двух направлениях вдоль поверхности в значительно большей степени, чем в третьем направлении. В частности, размеры по существу плоского нагревательного элемента в двух измерениях в пределах поверхности составляют по меньшей мере в пять раз больше, чем в третьем измерении, перпендикулярном этой поверхности. Примером по существу плоского нагревательного элемента является структура между двумя по существу воображаемыми параллельными поверхностями, в которой расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями составляет существенно меньше, чем протяженность в пределах этих поверхностей. В некоторых вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент является планарным. В других вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент изогнут вдоль одного или более направлений с образованием, например, куполообразной формы или мостовой формы.
Нагревательный элемент может содержать множество промежутков или отверстий, которые проходят от второй поверхности до первой поверхности и через которые может проходить текучая среда.
Нагревательный элемент может содержать множество электропроводных нитей. Термин «нить» используется по всему настоящему описанию для обозначения электрического пути, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей соответственно, или несколько электрических путей могут сходиться в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.
Нагревательный элемент может представлять собой матрицу нитей, например, расположенных параллельно друг другу. Предпочтительно, нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Сетка может быть выполнена с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электропроводный нагревательный элемент состоит из матрицы нитей или полотна из нитей. Сетка, матрица или полотно из электропроводных нитей также могут характеризоваться своей способностью удерживать жидкость.
В предпочтительном варианте осуществления по существу плоский нагревательный элемент может быть выполнен из проволоки, которая образует проволочную сетку. Предпочтительно, сетка имеет структуру полотняного переплетения. При необходимости, нагревательный элемент представляет собой проволочную решетку, изготовленную из сетчатой полосы.
Электропроводные нити могут образовывать промежутки между нитями, и эти промежутки могут иметь ширину от 10 микрометров до 100 микрометров. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкость, предназначенная для испарения, втягивается в эти промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревательным элементом и жидким образующим аэрозоль субстратом.
Электропроводные нити могут образовывать сетку с размером от 60 до 240 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Предпочтительно, плотность сетки составляет от 100 до 140 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Более предпочтительно, плотность сетки составляет приблизительно 115 нитей на сантиметр. Ширина промежутков может составлять от 100 микрометров до 25 микрометров, предпочтительно от 80 микрометров до 70 микрометров, более предпочтительно приблизительно 74 микрометра. Процентная доля открытой площади сетки, которое представляет собой отношение площади промежутков к общей площади сетки, может составлять от 40 процентов до 90 процентов, предпочтительно от 85 процентов до 80 процентов, более предпочтительно приблизительно 82 процента.
Электропроводные нити могут иметь диаметр от 8 микрометров до 100 микрометров, предпочтительно от 10 микрометров до 50 микрометров, более предпочтительно от 12 микрометров до 25 микрометров и наиболее предпочтительно приблизительно 16 микрометров. Нити могут иметь круглое сечение, или они могут иметь сплющенное сечение.
Площадь сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей может быть небольшой, например, меньшей или равной 50 квадратным миллиметрам, предпочтительно меньшей или равной 25 квадратным миллиметрам, более предпочтительно приблизительно 15 квадратным миллиметрам. Размер выбирается таким образом, чтобы включить нагревательный элемент в удерживаемую рукой систему. Благодаря выполнению сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей с размерами, меньшими или равными 50 квадратным миллиметрам, снижается величина общей мощности, необходимой для нагрева сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей, и при этом по-прежнему обеспечивается достаточный контакт сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей с жидким образующим аэрозоль субстратом. Сетка, матрица или полотно из электропроводных нитей могут иметь, например, прямоугольную форму с длиной от 2 миллиметров до 10 миллиметров и шириной от 2 миллиметров до 10 миллиметров. Предпочтительно, сетка имеет размеры приблизительно 5 миллиметров на 3 миллиметра.
Нити нагревательного элемента могут быть выполнены из любого материала с подходящими электрическими свойствами. Подходящие материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (например, такую, как 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 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 и 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 электропроводных нитей являются нержавеющая сталь и графит, более предпочтительно нержавеющая сталь марок серии 300, таких как AISI 304, 316, 304L, 316L, и графит. В дополнение, электропроводный нагревательный элемент может содержать сочетания вышеуказанных материалов. Сочетание материалов может также использоваться для улучшения регулирования сопротивления по существу плоского нагревательного элемента. Например, материалы с высоким собственным удельным сопротивлением могут сочетаться с материалами с низким собственным удельным сопротивлением. Это может обеспечивать преимущество в том случае, если один из материалов является более полезным по другим причинам, например, из-за стоимости, обрабатываемости или других физических и химических параметров. По существу плоская компоновка из нитей с повышенным сопротивлением обеспечивает преимущество, состоящее в снижении паразитных потерь. Нагреватели с высоким удельным сопротивлением обеспечивают преимущество, состоящее в более эффективном использовании энергии батареи.
При необходимости, нити изготовлены из проволоки. При необходимости, проволока изготовлена из металла, наиболее предпочтительно из нержавеющей стали.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей в нагревательном элементе может составлять от 0,3 Ома до 4 Ом. При необходимости, электрическое сопротивление равно или выше 0,5 Ома. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей составляет от 0,6 Ома до 0,8 Ома, наиболее предпочтительно приблизительно 0,68 Ома. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более, предпочтительно по меньшей мере на два порядка превышает электрическое сопротивление электропроводных контактных областей. Это обеспечивает локализацию тепла, генерируемого в результате прохождения тока через нагревательный элемент, на сетке или матрице из электропроводных нитей. Предпочтительно, нагревательный элемент имеет низкое общее сопротивление, если система получает питание от батареи. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагревательный элемент. Это обеспечивает возможность быстрого нагрева нагревательным элементом электропроводных нитей до требуемой температуры.
В качестве альтернативы, нагревательный элемент может содержать нагревательную пластину, в которой выполнена матрица отверстий. Отверстия могут быть выполнены, например, путем травления или механической обработки. Пластина может быть выполнена из любого материала с подходящими электрическими свойствами, такого как материалы, описанные выше применительно к нитям нагревательного элемента.
Первая поверхность генерирующего аэрозоль элемента может быть непосредственно обращена к отверстию на мундштучном конце. Такая ориентация планарного генерирующего аэрозоль элемента обеспечивает возможность простой сборки картриджа во время изготовления.
Отделение для хранения может содержать корпус отделения для хранения. Корпус отделения для хранения может содержать держатель нагревателя, отформованный поверх нагревательного узла. Держатель нагревателя может покрывать участок первой поверхности нагревательного узла для изоляции электрических контактных участков от канала воздушного потока, и он может покрывать по меньшей мере участок второй поверхности нагревательного узла для изоляции электрических контактных участков от жидкого образующего аэрозоль субстрата.
Держатель нагревателя может содержать по меньшей мере одну стенку, проходящую от второй поверхности нагревательного узла и образующую часть второго отделения. Держатель нагревателя может образовывать канал потока жидкости, проходящий от первой поверхности нагревательного узла до второй поверхности нагревательного узла.
Отделение для хранения жидкости может удерживать жидкий образующий аэрозоль субстрат. В контексте данного документа, при ссылке на настоящее изобретение термин «образующий аэрозоль субстрат» обозначает субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Летучие соединения могут выделяться в результате перемещения образующего аэрозоль субстрата через каналы вибрационного элемента.
Образующий аэрозоль субстрат может быть жидким при комнатной температуре. Образующий аэрозоль субстрат может содержать как жидкие, так и твердые компоненты. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Жидкий образующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Жидкий образующий аэрозоль субстрат, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые по являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать оба из глицерина и пропиленгликоля. Концентрация никотина в жидком образующем аэрозоль субстрате может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%.
Корпус может быть выполнен из формуемого пластмассового материала, такого как полипропилен (PP) или полиэтилентерефталат (PET). Корпус может частично или полностью образовывать стенку отделения для хранения. Корпус и отделение для хранения могут быть выполнены как единое целое. В качестве альтернативы, отделение для хранения может быть выполнено отдельно от корпуса и соединено с корпусом.
Картридж может содержать съемный мундштук, через который обеспечивается возможность втягивания аэрозоля пользователем. Съемный мундштук может покрывать отверстие на мундштучном конце. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен таким образом, чтобы пользователь имел возможность осуществления затяжки непосредственно через отверстие на мундштучном конце.
Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки жидким образующим аэрозоль субстратом. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен с возможностью отправки в отходы в случае израсходования жидкого образующего аэрозоль субстрата в отделении для хранения.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложен картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий:
корпус, имеющий отверстие на мундштучном конце и впускное отверстие для воздуха;
отделение для хранения, расположенное внутри корпуса и выполненное с возможностью вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем отделение для хранения имеет первое отделение и второе отделение, соединенные друг с другом посредством соединителя, так что жидкость в первом отделении может проходить во второе отделение через жидкостной канал в указанном соединителе;
канал воздушного потока, проходящий от впускного отверстия для воздуха до отверстия на мундштучном конце между первым отделением и вторым отделением указанного отделения для хранения; и
проницаемый для жидкости генерирующий аэрозоль элемент, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем первая поверхность проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента обращена к первому отделению и вторая поверхность обращена к второму отделению и сообщается по текучей среде со вторым отделением, так что жидкий образующий аэрозоль субстрат в первом отделении может достигать проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента только через второе отделение, и первая поверхность и соединитель образуют участок канала воздушного потока; причем
жидкий образующий аэрозоль субстрат в первом отделении может достигать проницаемого для текучей среды генерирующего аэрозоль элемента только через соединитель и второе отделение.
Признаки картриджа согласно первому аспекту настоящего изобретения могут быть применены ко второму аспекту настоящего изобретения.
В третьем аспекте настоящего изобретения предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая картридж по любому из первого и второго аспектов и блок управления, соединенный с картриджем и выполненный с возможностью управления подачей электрической мощности на генерирующий аэрозоль элемент.
Блок управления может содержать по меньшей мере один электрический контактный элемент, выполненный с возможностью обеспечения электрического соединения с генерирующим аэрозоль элементом при соединении блока управления с картриджем. Электрический контактный элемент может быть удлиненным. Электрический контактный элемент может быть подпружиненным. Электрический контактный элемент может контактировать с электрической контактной площадкой в картридже.
Блок управления может содержать соединительный участок для взаимодействия с соединительным концом картриджа.
Блок управления может содержать источник питания.
Блок управления может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей мощности от источника питания на генерирующий аэрозоль элемент.
Схема управления может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микроконтроллер. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на генерирующий аэрозоль элемент. Мощность может подаваться на генерирующий аэрозоль элемент непрерывно после активации системы, или она может подаваться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на генерирующий аэрозоль элемент в виде импульсов электрического тока.
Блок управления может содержать источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на по меньше мере одно из системы управления и генерирующего аэрозоль элемента. Генерирующий аэрозоль элемент может содержать независимый источник питания. Генерирующая аэрозоль система может содержать первый источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на схему управления, и второй источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на генерирующий аэрозоль элемент.
Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой литиевую батарею, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов использования; например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций распылительного узла.
Генерирующая аэрозоль система может представлять собой удерживаемую рукой генерирующую аэрозоль, систему, выполненную таким образом, чтобы пользователь имел возможность всасывания на мундштуке для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Картридж или генерирующая аэрозоль система в любом из аспектов настоящего изобретения могут содержать детектор затяжки, имеющий связь со схемой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжки через канал воздушного потока.
Картридж или генерирующая аэрозоль система в любом из аспектов настоящего изобретения могут содержать датчик температуры, имеющий связь со схемой управления. Картридж или генерирующая аэрозоль система могут содержать пользовательское средство ввода, такое как переключатель или кнопка. Пользовательское средство ввода может обеспечивать для пользователя возможность включения и выключения системы.
Картридж или генерирующая аэрозоль система также могут содержать средства индикации для указания пользователю определяемого количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости. Схема управления может быть выполнена с возможностью активации средств индикации после определения количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Средства индикации могут включать одно или более из следующего: световые индикаторы, такие как светодиоды, дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей, звуковые средства индикации, такие как динамик или зуммер, и вибрационные средства. Схема управления может быть выполнена с возможностью одного или более из следующего: зажигания световых индикаторов, отображения количества на дисплее, эмиссии звуков через динамик или зуммер и сообщения вибрации вибрационному средству.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая корпус, имеющий отверстие на мундштучном конце и впускное отверстие для воздуха;
отделение для хранения, расположенное внутри корпуса и выполненное с возможностью вмещения жидкий образующий аэрозоль субстрат;
канал воздушного потока, проходящий от впускного отверстия для воздуха до отверстия на мундштучном конце;
проницаемый для текучей среды генерирующий аэрозоль элемент, расположенный внутри корпуса и имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем вторая поверхность сообщается по текучей среде с отделением для хранения;
съемное уплотнение, имеющее уплотняющий участок и язычковый участок, соединенный с уплотняющим участком, причем уплотняющий участок расположен в канале воздушного потока поверх первой поверхности генерирующего аэрозоль элемента, и язычковый участок проходит наружу от корпуса через впускное воздушное отверстие; и
блок управления, выполненный с возможностью управления подачей электрической мощности на генерирующий аэрозоль элемент.
Признаки одного аспекта настоящего изобретения могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны подробно лишь на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1а показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 1b показано схематическое изображение первого сечения картриджа, показанного на фиг. 1a;
на фиг. 1с показано схематическое изображение второго сечения картриджа, показанного на фиг. 1а;
на фиг. 2a и 2b показано соединение съемного уплотнения с картриджем по фиг. 1a-1c;
на фиг. 2c показано удаление съемного уплотнения, изображенного на фиг. 2a и 2b;
на фиг. 3 показано сечение картриджа согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4a и 4b показаны перспективные виды нагревательного узла для картриджа, показанного на фиг. 3;
на фиг. 5a показан перспективный вид картриджа, показанного на фиг. 3;
на фиг. 5b показан покомпонентный вид картриджа, показанного на фиг. 5; и
на фиг. 6 показан покомпонентный вид картриджа согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 1а показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы. Генерирующая аэрозоль система содержит два основных компонента: картридж 100 и блок 200 управления. Соединительный конец 115 картриджа 100 разъемно соединен с соответствующим соединительным концом 205 блока 200 управления. Блок 200 управления содержит батарею 210, которая в данном примере представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею, и схему 220 управления. Генерирующее аэрозоль устройство является портативным и имеет размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой.
Картридж 100 содержит корпус 105, содержащий распылительный узел 120 и отделение для хранения жидкости, имеющее первую часть/отделение 130 и вторую часть/отделение 135. В отделении для хранения жидкости удерживается жидкий образующий аэрозоль субстрат. Как можно видеть на фиг. 1b, первая часть 130 отделения для хранения жидкости соединена со второй частью 135 отделения для хранения жидкости, так что обеспечена возможность прохождения жидкости из первой части 130 во вторую часть 135. Распылительный узел 120 принимает жидкость из второй части 135 отделения для хранения жидкости. В данном варианте осуществления распылительный узел 120 представляет собой в целом планарный и проницаемый для текучей среды нагревательный узел.
Канал 140, 145 воздушного потока проходит через картридж 100 от впускного отверстия 150 для воздуха мимо распылительного узла 120 и от распылительного узла 120 до отверстия 110 на мундштучном конце корпуса 105 картриджа.
Компоненты картриджа 100 расположены таким образом, что первая часть 130 отделения для хранения жидкости находится между распылительным узлом 120 и отверстием 110 на мундштучном конце, а вторая часть 135 отделения для хранения жидкости находится с противоположной стороны распылительного узла 120 относительно отверстия 110 на мундштучном конце. Иначе говоря, распылительный узел 120 находится между двумя частями 130, 135 отделения для хранения жидкости и принимает жидкость из второй части 135, причем первая часть 130 отделения для хранения жидкости находится ближе к отверстию 110 на мундштучном конце, чем вторая часть 135 отделения для хранения жидкости. Канал воздушного потока проходит мимо распылительного узла 120 между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости.
Система выполнена таким образом, что пользователь имеет возможность осуществления затяжки или всасывания через отверстие 110 на мундштучном конце картриджа 100 для втягивания аэрозоля в свой рот. При использовании, когда пользователь осуществляет затяжку через отверстие 110 на мундштучном конце, воздух втягивается через канал воздушного потока из впускного отверстия 150 для воздуха мимо распылительного узла 120 к отверстию 110 на мундштучном конце. Схема 220 управления управляет подачей электрической мощности от батареи 210 на картридж 100 при активации системы. Таким образом регулируются количество и свойства пара, генерируемого распылительным узлом 120. Схема 220 управления может содержать датчик воздушного потока, и эта схема 220 управления может подавать электрическую мощность на распылительный узел 120 в случае, если датчиком воздушного потока обнаружены затяжки, осуществляемые пользователем на картридже 100. Данный тип управляющей компоновки является общепринятым в генерирующих аэрозоль системах, таких как ингаляторы и электронные сигареты. Таким образом, при осуществлении пользователем всасывания через отверстие 110 на мундштучном конце картриджа 100, происходит активация распылительного узла 120, и он генерирует пар, вовлекаемый в поток воздуха, проходящий через канал 140 воздушного потока. Пар охлаждается под действием воздушного потока в канале 145 с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя через отверстие 110 на мундштучном конце.
При использовании отверстие 110 на мундштучном конце обычно является самой высокой точкой устройства. Конструкция картриджа 100, и, в частности, расположение распылительного узла 120 между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости, обеспечивает преимущество, поскольку в ней используется сила тяжести для обеспечения доставки жидкого субстрата к распылительному узлу 120 даже тогда, когда отделение для хранения жидкости становится пустым, но при этом предотвращается избыточная подача жидкости к распылительному узлу 120, что может приводить к утечке жидкости внутрь канала 140 воздушного потока.
На фиг. 1b показано первое сечение картриджа 100 для использования в системе по фиг. 1a. На фиг. 1 показано второе сечение картриджа, перпендикулярное сечению по фиг. 1b.
Картридж 100 по фиг. 1b и фиг. 1c содержит внешний корпус 105, имеющий мундштучный конец с отверстием 110 на мундштучном конце и соединительный конец, противоположный мундштучному концу. Внутри корпуса 105 расположено отделение для хранения жидкости, удерживающее жидкий образующий аэрозоль субстрат 131. Жидкость удерживается в отделении для хранения жидкости с помощью трех компонентов: верхнего корпуса 137 отделения для хранения, держателя 134 нагревателя и торцевого колпачка 138. Нагревательный узел 120 удерживается в держателе 134 нагревателя. Во второй части отделения 135 для хранения жидкости размещен капиллярный материал 136, примыкающий к нагревательному элементу в центральной области нагревательного узла 120. Капиллярный материал ориентирован для переноса жидкости к нагревательному элементу. Нагревательный элемент 121 содержит сетчатый нагревательный элемент, выполненный из множества нитей. Подробности конструкции нагревательного элемента данного типа можно найти, например, в WO2015/117702. Между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости проходит канал 140 воздушного потока. Нижняя стенка канала 140 воздушного потока содержит нагревательный элемент 121 и держатель 134 нагревателя, боковые стенки канала 140 воздушного потока содержат участки держателя 134 нагревателя, и верхняя стенка канала 140 воздушного потока содержит участок верхнего корпуса 137 отделения для хранения. Канал 130 воздушного потока имеет вертикальный участок 145, который проходит через первую часть 130 отделения для хранения жидкости, показанную на фиг. 1b, в направлении отверстия 110 на мундштучном конце.
Нагревательный узел 120 является в целом планарным и имеет две поверхности. Первая поверхность нагревательного узла 120 обращена к первой части 130 отделения для хранения жидкости и отверстию 110 на мундштучном конце. Вторая поверхность нагревательного узла 120 находится в контакте с капиллярным материалом 136 и жидкостью 131 в отделении для хранения и обращена к соединительному концу 115 картриджа 100. Нагревательный узел 120 расположен ближе к соединительному концу, так что обеспечивается возможность простого и надежного выполнения электрического соединения нагревательного узла 120 с источником питания, как будет описано ниже. Первая часть 130 отделения для хранения жидкости больше по размеру, чем вторая часть 135 отделения для хранения жидкости, и занимает пространство между нагревательным узлом 120 и отверстием 110 на мундштучном конце картриджа 100. Жидкость в первой части 130 отделения для хранения жидкости может перемещаться во вторую часть 135 отделения для хранения жидкости через жидкостные каналы 133 по обе стороны от нагревательного узла 120. В данном примере предусмотрены два канала для обеспечения симметричной структуры, хотя лишь один канал является необходимым. Каналы представляют собой закрытые пути для потока жидкости, образованные между верхним корпусом 137 отделения для хранения и держателем 134 нагревателя.
На фиг. 2a, 2b и 2c показан вариант осуществления настоящего изобретения применительно к картриджу, показанного на фиг. 1a-1c. На фиг. 2а нагревательный узел 120 показан установленным на первой части 130 отделения для хранения, и поверх нагревательного элемента 121 расположен уплотняющий участок 320 съемного уплотнения 310 таким образом, что он уплотняет первую сторону нагревательного элемента 121, которая открыта в канал 140 воздушного потока. На фиг. 2b и 2c показан собранный нагревательный узел 120 с первой частью 130 отделения для хранения и готовым картриджем соответственно. Язычковый участок 330 съемного уплотнения 310 показан проходящим наружу из канала воздушного потока и выступающим от внешней поверхности корпуса 105. Язычковый участок 330 обеспечивает для пользователя возможность удаления уплотняющего участка 320 съемного уплотнения 310 из канала 140 воздушного потока путем вытягивания язычкового участка 330, в результате чего обеспечивается сообщение по текучей среде между нагревательным элементом и каналом 140 воздушного потока.
На фиг. 3 показан в сечении еще один вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления между первой частью 130 отделения для хранения и нагревательным узлом 120 предусмотрен герметичный соединитель 410, который отформован со второй частью 135 отделения для хранения. Наряду с тем, что указанный герметичный соединитель 410 упрощает процесс изготовления благодаря тому, что вторая часть 135 и первая часть 130 отделения для хранения могут быть изготовлены раздельно перед их герметичным прикреплением друг к другу с образованием жидкостных каналов 133, герметичный соединитель 410 также образует участок канала 140 воздушного потока, что обеспечивает возможность более простого прикрепления уплотняющего участка 320 съемного уплотнения 310 к нагревательному элементу 121. Герметичный соединитель 410 также может иметь такую форму, чтобы направлять воздушный поток поверх нагревательного элемента 121; например, он может иметь такую форму, чтобы создавать турбулентность над поверхностью нагревательного элемента 121 для улучшения испарения.
На фиг. 4a и 4b показаны перспективные внешний вид и вид в сечении нагревательного узла 120, соединенного с герметичным соединителем 410. Указанный герметичный соединитель 410 образует участок канала 140 воздушного потока, проходящий от конца 440 для впуска воздуха в направлении конца 420 картриджа. Конец 420 картриджа выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с соответствующим соединителем на корпусе 105 таким образом, чтобы образовать канал 140 воздушного потока. Оба из соединения между герметичным соединителем 410 и нагревательным узлом 120, показанного на фиг. 4а и 4b, и соединения между указанным герметичным соединителем 140 и корпусом 105 реализованы за счет посадки с натягом с целью обеспечения герметизированных соединений. Посадка с натягом показана на фиг. 4b в виде пары ребер, которые выступают от и вдоль окружности внешней поверхности герметичного соединителя 410 и сжимаются при сопряжении герметичного соединителя с корпусом 105 для обеспечения уплотнения в месте соединения. Аналогичные ребра (не показаны) выполнены с возможностью выступания от и вдоль окружности внутренней поверхности герметичного соединителя 410 с образованием уплотнения в месте соединения с нагревательным узлом 120. Ребра 450 в проиллюстрированном варианте осуществления выполнены как единое целое с герметичным соединителем 410, причем оба ребра и герметичный соединитель 410 изготовлены из одного и того же материала. Тем не менее, ребра 450 могут быть заменены на эластомерные уплотнительные кольца или любые другие материалы, отличные от материала герметичного соединителя 410.
В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 4b, уплотняющий участок 320 съемного уплотнения 310 взаимодействует с нагревательным узлом 120 посредством механического уплотнения 340. Иначе говоря, кольцевой выступ на механическом уплотнении 340 взаимодействует с соответствующим желобчатым кольцом на нагревательном узле 120, фиксируя таким образом уплотняющий участок 320 на своем месте. Механическое уплотнение 340 изготовлено из упругого материала, и его прикрепление к желобчатому кольцу создает герметичное уплотнение между нагревательным элементом 121 и каналом 140 воздушного потока. Использование такого механического уплотнения 340 не только предотвращает утечку жидкого субстрата во время транспортировки и хранения, но также предотвращает испарение жидкого субстрата из второй части 135 отделения для хранения. Механическое уплотнение 340 выполнено с возможностью выхода из взаимодействия с нагревательным узлом при приложении тянущего усилия к язычковому участку 330.
Уплотняющий участок 320, при его размещении в канале 140 воздушного потока, не только покрывает и уплотняет первую сторону нагревательного элемента 121от канала воздушного потока, но он также запирает канал 140 воздушного потока с тем, чтобы предотвратить накопление в нем пыли и грязи.
Герметичный соединитель 410 также содержит канальный соединитель 430 по текучей среде для герметичного соединения с соответствующим соединителем на первой части 130 отделения для хранения за счет герметичной посадки с натягом, чтобы обеспечить уплотненный жидкостной канал между первой частью 130 и второй частью 135 отделения для хранения.
На фиг. 5a показан перспективный вид собранного картриджа, показанного на фиг. 3 и, кроме того, на фиг. 5b показан его покомпонентный вид. Как показано на фиг. 5a, съемное уплотнение 310, размещаемое в воздушном канале 140, имеет уплотняющий участок 320, расположенный поверх нагревательного элемента 121, и язычковый участок 330, выступающий за корпус картриджа. Как показано на фиг. 5b, съемное уплотнение 310 имеет L-образный профиль. Иначе говоря, съемное уплотнение 310 согнуто таким образом, что язычковый участок 330 расположен перпендикулярно уплотняющему участку 320, чтобы соответствовать внешнему профилю корпуса 105 картриджа. Таким образом обеспечивается возможность производства более компактных картриджей.
Перед первым использованием пользователь может захватить язычковый участок 330 и вытянуть его наружу из корпуса 105 с целью удаления съемного уплотнения 310 из воздушного канала. Это приводит к разрыву герметичного уплотнения между уплотняющим участком 320 и нагревательным элементом 121 и обеспечивает возможность открытия в атмосферу жидкого субстрата во второй части 135 отделения для хранения. После того, как съемное уплотнение удалено, пользователь может присоединить соединительный конец 115 картриджа 100 к соответствующему соединительному концу 205 блока 200 управления.
Съемное уплотнение также предотвращает накопление грязи и пыли в канале 140 воздушного потока и на нагревательном элементе. В дополнение, язычковый участок 330 также предотвращает случайное соединение картриджа с блоком 200 управления перед его извлечением, поскольку в ином случае язычковый участок 330 будет находиться на пути соединения. Более конкретно, язычковый участок 330 предотвращает подачу энергии на нагревательный элемент перед удалением съемного уплотнения.
На фиг. 5b показан покомпонентный вид примера картриджа, показанного на фиг. 3. Первая часть отделения для хранения изготовлена как единое целое с корпусом 105 картриджа посредством процесса литья под давлением. Сначала изготавливают нагревательный узел 120 путем формования нагревательного элемента, причем нагревательный узел 120 образует единое целое со второй частью отделения 135 для хранения. Нагревательный узел 120 содержит электрические контактные площадки для обеспечения электрического соединения со схемой 220 управления.
Затем вставляют удерживающий материал 139 и капиллярный материал 136 во вторую часть 135 отделения для хранения перед закрыванием указанной второй части 135 посредством торцевого колпачка 138. Удерживающий материал 139 представляет собой волоконный материал, предусмотренный для вмещения любого поступающего жидкого субстрата из первой части 130 перед его втягиванием в направлении капиллярного материала и потребления на нагревательном элементе. Торцевой колпачок 138 герметично закрепляют на второй части 135 за счет посадки с натягом для удержания капиллярного материала, заключенного во второй части, а также для предотвращения утечки и испарения жидкого субстрата из второй части 135 отделения для хранения.
Затем размещают съемное уплотнение поверх нагревательного элемента для его герметизации на месте. Хотя в данном примере варианта осуществления используется механическое уплотняющее средство 340, уплотняющий участок 320 съемного уплотнения 310 может быть закреплен на нагревательном элементе с помощью других механизмов герметизации колпачка, таких как индукционная герметизация или клеевая герметизация. Затем на нагревательном узле 120 за счет посадки с натягом может быть установлен герметичный соединитель 410 с образованием примера, показанного на фиг. 4a и 4b. Использование герметичного соединителя 410 особенно полезно, поскольку нагревательный элемент полностью открыт во время монтажа уплотнения колпачка, и таким образом обеспечивается достаточное свободное пространство для работы индукционного герметизирующего устройства или теплового герметизирующего устройства на уплотнении колпачка.
Завершенный нагревательный узел 120 с прикрепленным герметичным соединителем 410 закрепляют на корпусе 105 картриджа за счет посадки с натягом с образованием картриджа, как показано на фиг. 3 и фиг. 5a.
На фиг. 6 показан еще один вариант осуществления согласно настоящему изобретению, но без съемного уплотнения 310 на месте. Картридж 100, как показано на фиг. 6, имеет конструкцию, сходную с примером, показанным на фиг. 3-5, поэтому уплотнение 310 может быть смонтировано аналогичным образом. Более конкретно, вариант осуществления, показанный на фиг. 6, содержит первую часть 130 отделения для хранения, выполненную как единое целое с корпусом 105, нагревательный узел, выполненный как единое целое со второй частью 135 отделения для хранения, и торцевой колпачок 138, выполненный с возможностью взаимодействия непосредственно с корпусом 105 за счет посадки с натягом. Иначе говоря, торцевой колпачок 138 по фиг. 6 выполнен с возможностью фиксации на корпусе 105 вместо нагревательного узла, как показано на фиг. 3 и 5. Таким образом дополнительно упрощается процесс изготовления.
Также следует понимать, что возможны альтернативные геометрические параметры в рамках объема настоящего изобретения. Картридж и отделение для хранения жидкости могут иметь другую форму поперечного сечения, и нагревательный узел может иметь другую форму и конфигурацию.