СИСТЕМЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL SUPPLY SYSTEMS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается систем предоставления аэрозоля, таких как системы подачи никотина (например, электронные сигареты и т.п.).
Уровень техники
Электронные системы предоставления аэрозоля, такие как электронные сигареты содержат исходный для аэрозоля материал, такой как некоторый резервуар с жидкостью-источником, которая содержит некоторый состав, обычно содержащий никотин, или твердый материал, такой как продукт на основе табака, из которого вырабатывается аэрозоль для вдыхания пользователем, например, с помощью испарения под действием тепла. Таким образом, система предоставления аэрозоля обычно содержит нагреватель, который выполнен с возможностью испарения части исходного для аэрозоля материала с целью выработки пара/аэрозоля, который проходит через систему предоставления аэрозоля от входного отверстия для воздуха до выходного отверстия для аэрозоля. Когда пользователь вдыхает через выходное отверстие, а на испаритель подается электрическая энергия, воздух втягивается внутрь через входное отверстие, проходит вдоль пути для потока, где воздух смешивается с испаренным исходным материалом и образует конденсационный аэрозоль, и продолжает перемещаться, перенося с собой конденсационный аэрозоль, вдоль пути для потока до выходного отверстия, откуда его может вдохнуть пользователь.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является расходуемый компонент для системы предоставления аэрозоля, содержащий: внешний корпус, который содержит внешнюю стенку, которая продолжается между первой и второй концевыми стенками с целью определения внутренней камеры; множество элементов твердого образующего аэрозоль материала для выработки аэрозоля для вдыхания пользователем в нагретом состоянии, при этом указанное множество элементов твердого образующего аэрозоль материала удерживается во внутренней камере с помощью корпуса и при этом первая и вторая концевые стенки содержат отверстия, чтобы позволить при использовании воздуху течь во внутреннюю камеру через первую концевую стенку и из внутренней камеры через вторую концевую стенку, и нагреватель, который расположен во внутренней камере и который при использовании выполнен с возможностью нагревания элементов твердого образующего аэрозоль материала с целью выработки пара для вдыхания пользователем.
В соответствии с другим аспектом определенных вариантов осуществления изобретения предложена система предоставления аэрозоля для выработки пара с использованием расходуемого компонента, при этом расходуемый компонент содержит внешний корпус, который содержит внешнюю стенку, которая продолжается между первой и второй концевыми стенками с целью определения внутренней камеры; множество элементов твердого образующего аэрозоль материала для выработки аэрозоля для вдыхания пользователем в нагретом состоянии, при этом указанное множество элементов твердого образующего аэрозоль материала удерживается во внутренней камере с помощью корпуса и при этом первая и вторая концевые стенки содержат отверстия, чтобы позволить при использовании воздуху течь во внутреннюю камеру через первую концевую стенку и из внутренней камеры через вторую концевую стенку, и нагреватель, который расположен во внутренней камере и который при использовании выполнен с возможностью нагревания элементов твердого образующего аэрозоль материала с целью выработки пара для вдыхания пользователем, и при этом система предоставления аэрозоля содержит: расходуемый компонент; секцию размещения расходуемого компонента, которая выполнена с возможностью расположения с возможностью извлечения расходуемого компонента для использования; и источник электроэнергии, который выполнен с возможностью по выбору подачи электроэнергии на нагреватель в расходуемом компоненте с целью выработки пара из твердого образующего аэрозоль материала для вдыхания пользователем.
В соответствии с еще одним аспектом определенных вариантов осуществления изобретения, предложено выполняющее функцию расходуемого компонента средство для системы предоставления аэрозоля, содержащее: выполняющее функцию внешнего корпуса средство, которое содержит выполняющее функцию внешней стенки средство, которое продолжается между первым и вторым выполняющими функции концевых стенок средствами с целью определения внутренней камеры; множество элементов твердого образующего аэрозоль средства для выработки аэрозоля для вдыхания пользователем в нагретом состоянии, при этом указанное множество элементов твердого образующего аэрозоль средства удерживается во внутренней камере с помощью выполняющего функцию корпуса средства и при этом первое и второе выполняющие функцию концевых стенок средства содержат выполняющие функцию отверстий средства, чтобы позволить при использовании воздуху течь во внутреннюю камеру через первое выполняющее функцию концевой стенки средство и из внутренней камеры через второе выполняющее функцию концевой стенки средство, и выполняющее функцию нагревателя средство, которое расположено во внутренней камере и которое при использовании выполнено с возможностью нагревания элементов твердого образующего аэрозоль средства с целью выработки пара для вдыхания пользователем.
Следует иметь в виду, что признаки и аспекты настоящего изобретения, описанные здесь в связи с первым и другими аспектами изобретения в равной степени применимы к вариантам осуществления изобретения, соответствующими другим аспектам изобретения, и могут быть объединены надлежащим образом с вариантами осуществления изобретения, соответствующими другим аспектам изобретения, а не только с конкретными описанными выше комбинациями.
Далее, только для примера, будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана система предоставления аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления изобретения, которая содержит расходуемый компонент и часть, являющуюся устройством;
на фиг. 2 схематично показана система предоставления аэрозоля согласно другому варианту осуществления изобретения, которая содержит расходуемый компонент и часть, являющуюся устройством;
на фиг. 3 схематично показан расходуемый компонент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 4 и 5 схематично показаны торцевые стенки для расходуемого компонента в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 6 и 7 схематично показаны расходуемые компоненты в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 8 - нагреватели для расходуемых компонентов в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 9 схематично показана приемная область или секция устройства с расходуемым компонентом в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 10 и 11 схематично показаны расходуемые компоненты в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже описываются аспекты и особенности определенных примеров выполнения и вариантов реализации настоящего изобретения. Некоторые аспекты и особенности определенных примеров выполнения и вариантов реализации настоящего изобретения могут быть осуществлены условно, и в целях обеспечения краткости описания они не рассматриваются. Таким образом, понятно, что аспекты и особенности рассматриваемых здесь устройства и способов, не описываемых подробно, могут осуществляться в соответствии с любыми обычными методами осуществления таких аспектов и особенностей.
Как указано выше, изобретение относится системам предоставления пара, также называемых системами предоставления аэрозоля, таких как электронные сигареты. В дальнейшем иногда может использоваться термин «электронная сигарета», однако следует иметь в виду, что этот термин является взаимозаменяемым с терминами «система предоставления пара (аэрозоля)» и «электронная система предоставления пара (аэрозоля)». Кроме того, термины «пар» и «аэрозоль» и связанные термины, такие как «испарять» и «вырабатывать аэрозоль» также могут быть использованы взаимозаменяемо.
Системы предоставления аэрозоля, которые соответствуют определенному варианту осуществления изобретения, могут содержать модульный узел, который содержит как многократно используемую часть, так и часть со сменным картриджем, которая также может называться расходуемым компонентом системы. Для модульных систем, в которых используют жидкий аэрозолеобразующий материал, многократно используемая часть обычно содержит источник электроэнергии и схему управления. Расходуемый компонент (т.е. сменная или одноразовая часть) обычно содержит исходный аэрозолеобразующий материал и испаритель (например, катушку нагревания, намотанную вокруг фитиля). Для модульных систем, в которых используется твердый аэрозолеобразующий материал, многократно используемая часть обычно содержит источник электроэнергии, схему управления и испаритель (например, нагревательную печь), а расходуемый компонент обычно содержит аэрозолеобразующий материал.
На фиг. 1 показана электронная сигарета 1 в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения. Электронная сигарета 1 содержит два основных компонента: многократно используемую часть 2 (устройство) и расходуемый компонент 4 Расходуемый компонент также может называться сменным или одноразовым картриджем. Многократно используемая часть 2 и расходуемый компонент 4 показаны на фиг. 1 отдельно, но при обычном использовании расходуемый компонент 4 располагается в приемной области 52 многократно используемой части 2. Приемная область 52 фактически является каналом или вместилищем, размеры которого позволяют при использовании расположить в нем расходуемый компонент. Расходуемый компонент может удерживаться в приемной области за счет посадки с трением или других средств, таких как освобождаемая защелка или зажим, так что он может быть вынут из многократно используемой части и заменен другим при исчерпании, или когда пользователь хочет его заменить другим расходуемым компонентом, например, для изменения аромата. Конкретный вариант удерживания при использовании расходуемого компонента в многократно используемой части не является существенным.
В этом примере многократно используемая часть 2 содержит батарею 26 для подачи электрической энергии для электронной сигареты, схему 18 управления, выполненную с возможностью управления и отслеживания работы электронной сигареты, кнопку 14 ввода данных пользователем и дисплей 24.
Внешний корпус 12 многократно используемой части может быть выполнен, например, из пластика или металлического материала. В данном примере внешний корпус 12 имеет круглое поперечное сечение с диаметром около 1,5 см, а его длина составляет примерно 12 см. Тем не менее, следует понимать, что общая форма и габарит электронных сигарет, которые соответствуют вариантам осуществления изобретения, не являются существенными. Например, в некоторых вариантах выполнения электронная сигарета может иметь существенно большие размеры, например, для расположения большой батареи для обеспечения более длительного использования между зарядками.
На одном конце электронной сигареты 1 внешний корпус 12 ограничивает отверстие 50 приемной области 52, через которое расходуемый компонент 4 может быть вставлен в эту приемную область. В этом примере диаметр приемной области 52 составляет примерно 1 см, а ее длина – примерно 4 см (т.е. внешний корпус образует стенку вокруг приемной области, толщина которой составляет примерно 2,5 мм). Отверстие 50 на конце электронной сигареты 1 может называться мундштучным отверстием, и именно через это мундштучное отверстие 50 пользователь вдыхает аэрозоль, вырабатываемый электронной сигаретой 1 при использовании. В некоторых примерах электронная сигарета 1 может дополнительно содержать отдельную мундштучную крышку, которая подходит к концу мундштучного отверстия электронной сигареты и сужается до профиля, подходящего для комфортного расположения между губами пользователя.
Во внешнем корпусе 12 выполнено входное отверстие 28 для воздуха, которое соединено с путем 30 для воздуха через многократно используемую часть 2. Путь 30 для воздуха открыт в приемную область, так что когда пользователь вдыхает через мундштучное отверстие 50 (или прикрепленный к нему мундштук), воздух втягивается внутрь через входное отверстие 28, проходит вдоль пути 30 и через отверстие 29 поступает в приемную область 52. Воздух продолжает перемещаться через приемную область 52 (и, следовательно, через расходуемый компонент, расположенный при использовании в этой области 52) и выходит наружу через мундштучное отверстие 50 для вдыхания пользователем. Поверхность приемной области вокруг отверстия 29 содержит разделители 31 (например, в форме литых выступов) для смещения расходуемого компонента от отверстия 29, что позволяет исключить перекрытие этого отверстия 29. В других конфигурациях такие разделители 31 могут отсутствовать, но могут использоваться другие средства для исключения перекрытия отверстия 29, например, когда расходуемый компонент расположен в приемной области, отверстия в этом расходуемом компоненте могут быть выровнены с отверстием 29.
В этом примере батарея 26 является перезаряжаемой и может быть батареей обычного типа, например, такой, которая обычно используется в электронных сигаретах и других устройствах, где нужна подача относительно высоких токов за относительно короткие периоды времени. Батарея 26 может заряжаться с помощью соединительного устройства для зарядки в корпусе 12 многократно используемой части, например, с помощью USB разъема.
Кнопка 14 для ввода данных пользователем в этом примере является обычной механической кнопкой, например, содержащей подпружиненный элемент, который пользователь может нажимать для установки электрического контакта. Тем не менее, конкретный вариант выполнения кнопки не является важным. Например, в других вариантах выполнения могут быть использованы другие формы механической кнопки (кнопок) или сенсорные кнопки (например, на основе емкостных или оптических технологий).
Дисплей 24 предназначен для визуального указания пользователю разных характеристик, связанных с электронной сигаретой, например, таких как текущая информация о настройках питания, оставшаяся мощность батареи и т.д. Дисплей может быть реализован разными способами. В этом примере дисплей 24 содержит обычный пиксельный LCD экран, который может быть приведен в действие для отображения нужной информации в соответствии с обычными технологиями. В других реализациях дисплей может содержать один или несколько отдельных индикаторов, например, светодиодов, которые выполнены с возможностью отображения желаемой информации, например, с помощью конкретных цветов и/или мигающих последовательностей. Вариант выполнения дисплея, отображающего информацию для пользователя, не является важным для настоящего изобретения. Например, в некоторых случаях может отсутствовать дисплей, и устройство может содержать другие средства для предоставления пользователю информации, касающейся рабочих характеристик электронной сигареты, например, с использованием звуковых сигналов, или может вообще не быть никаких средств предоставления пользователю информации, касающейся рабочих характеристик электронной сигареты.
Схема 18 управления подходящим образом выполнена и запрограммирована для управления работой электронной сигареты для обеспечения функциональных возможностей, соответствующих вариантам осуществления изобретения, которые будут описаны ниже, а также для обеспечения обычных рабочих функций электронной сигареты в соответствии с известными технологиями управления для таких устройств. Схему 18 управления (процессор) можно рассматривать как логически содержащую разные подблоки/элементы, которые связаны с разными аспектами работы электронной сигареты. В этом примере схема 18 управления содержит схему 22 управления подачей электрической энергии, которая выполнена с возможностью подачи электроэнергии на расходуемый компонент с целью выработки пара, как будет описано ниже, в соответствии с введенными пользователем данными (например, с использованием кнопки 14 или средств, таких как устройство обнаружения затяжки), схему 20 программирования пользователем, которая выполнена с возможностью установки настроек конфигурации (например, определяемых пользователем настроек электропитания) в соответствии с введенными пользователем данными (например, с использованием кнопки 14 или других средств, таких как соединенный компьютер), а также другие функциональные блоки/схемы, связанные с функциональными возможностями, которые соответствуют описанным здесь принципам и обычным рабочим аспектам электронных сигарет, таким как схема приведения в действие дисплея и схема обнаружения ввода данных пользователем. Следует понимать, что функциональные возможности схемы 18 управления могут быть обеспечены разными путями, например, с использованием одного или нескольких подходящим образом запрограммированных компьютеров и/или одной или нескольких подходящим образом выполненных специализированных интегральных схем/цепей/микросхем/наборов микросхем, которые выполнены с возможностью обеспечения желаемых функциональных возможностей.
В примере по фиг. 1, электрическая энергия подается на расходуемый компонент с целью выработки пара с использованием электромагнитной индукции. Соответственно, схема 22 управления подачей электрической энергии выполнена с возможностью приведения в действия индукционной катушки 23, которая окружает приемную область 52.
Расходуемый компонент 4 содержит внешний корпус 60, включающий в себя внешнюю стенку 62, которая проходит между первой и второй торцевыми стенками 64, ограничивая внутреннюю камеру 66. Размеры расходуемого компонента 4 выбраны так, чтобы он мог входить с трением в приемную область 52 многократно используемой части 1. Таким образом, в этом примере расходуемый компонент 4 выполнен по существу цилиндрическим с диаметром около 1 см (соответствует диаметру приемной области, равному 1 см), а его длина составляет примерно 4 см. В некоторых примерах расходуемый компонент может быть немного длиннее приемной области, так что его конец выступает из приемной области для облегчения его извлечения. В других примерах расходуемый компонент может входить в приемную область по достаточно свободной посадке, так что он может быть свободно извлечен. В еще одних дополнительных примерах могут быть предусмотрены другие конструкции, облегчающие извлечение расходуемого компонента из приемной области. Например, в некоторых случаях может быть предусмотрен выталкивающий механизм с ползунком или толкателем, который сцеплен с расходуемым компонентом, когда он расположен в приемной области 52, так что он может быть вытолкнут механическим способом. Конкретный вариант, в соответствии с которым расходуемый компонент вставляется в приемную область и извлекаются из нее, не является существенным.
Внешняя стенка 62 и/или торцевые стенки 64 внешнего корпуса 60 могут быть по меньшей мере частично выполнены из любого из следующих материалов: бумажный материал, картонный материал, табачный материал (например, сжатый побочный продукт табачной промышленности, такой как сжатые табачные волокна, табачные стебли или табачные частицы), керамический материал, металлический материал, углеродный материал и пластиковый материал или их комбинация. В примере по фиг. 1 предполагается, что внешняя стенка 62 выполнена из намотанной бумаги, а торцевые стенки 64 – из керамического материала. Внешняя стенка 62 определяет цилиндр, а торцевая стенка 64 содержит пробки с фрикционной посадкой, вставленные в соответствующие концы цилиндра. Диаметр торцевых стенок может соответствовать диаметру внешней стенки 62, а их толщина может составлять примерно от 3 до 5 мм или около того. В торцевых стенках 64 выполнены отверстия 68, через которые воздух может поступать во внутреннюю камеру 66 и выходить из нее.
Внутренняя камера 66 расходуемого компонента 4 содержит множество частиц 63 (например, гранул) твердого аэрозолеобразующего материала для вдыхания пользователем при нагревании. В этом примере частицы/элементы твердого аэрозолеобразующего материала содержат твердый поглощающий материал основы, например, карбонат кальция или углерод, удерживающий жидкий исходный аэрозолеобразующий материал, например, жидкость, которую обычно используют для выработки пара в электронных сигаретах, например, жидкость на основе глицерина (полипропиленгликоль (PG), триацетин и/или другие увлажнители) с добавками, такими как никотин и/или ароматизаторы. В некоторых примерах частицы твердого аэрозолеобразующего материала могут содержать табак, например, измельченный/резаный табак, который содержит или не содержит поглощенный жидкий исходный материал. Средний характерный размер частиц твердого аэрозолеобразующего материала может составлять от 1 мм до 5, 4 или 3 мм. Средний характерный размер может, например, быть минимальным размером или средним размером для каждой частицы. Частицы твердого аэрозолеобразующего материала могут быть свободно упакованы во внутренней камере расходуемого компонента, так что между этими частицами остаются зазоры, позволяя при использовании втягивать воздух через расходуемый компонент. Частицы аэрозолеобразующего материала могут иметь разные формы, например, они могут быть нерегулярными (например, образованными при разрушении/перемалывании больших блоков материала или образованными при разрезании табачного листа) или регулярными, например, выполненными с помощью экструзии подходящего материала. Частицы твердого аэрозолеобразующего материала удерживаются во внутренней камере внешней стенкой 62 и торцевыми стенками 64. В связи с этим размер отверстий 68 в торцевых стенках 64, через которые воздух может войти во внутреннюю камеру 66 и выйти из нее, выбран так, чтобы уменьшить вероятность выхода частиц твердого аэрозолеобразующего материала из внутренней камеры 66. Например, отверстия 68 в торцевых стенах 64 могут иметь характерную ширину, сравнимую или меньшую характерного среднего наименьшего размера частиц твердого аэрозолеобразующего материала. В некоторых примерах для предотвращения оседания частиц в расходуемом компоненте может быть использовано связующее вещество.
Во внутренней камере 66 расходуемого компонента 4 также расположен нагреватель 70, который выполнен с возможностью нагревания твердого аэрозолеобразующего материала при поступлении энергии из многократно используемой части 2, чтобы вырабатывать пар для вдыхания пользователя при использовании. Как отмечено выше, в примере по фиг. 1 энергию подается на расходуемый компонент с помощью электромагнитной индукции. Таким образом, нагреватель 70 в расходуемом компоненте 4 содержит материал, на который оказывает влияние электромагнитная индукция, например, содержит ферритовую или мартенситную сталь. В этом примере нагреватель 70 выполнен в виде твердого стержня, диаметр которого составляет примерно 2 мм. Нагреватель 70 удерживается в камере 66 посредством расположения своих концов в соответствующих выемках, выполненных в торцевых стенках, как схематично показано на фиг. 1. В других примерах нагреватель 70 может быть установлен по-другому. Например, он может быть снабжен одним или несколькими опорными кольцами, которые проходят от нагревателя до внутренней поверхности внешней стенки 62. Нагреватель может совсем не крепиться к внешнему корпусу, а может просто удерживаться частицами твердого аэрозолеобразующего материала, которые расположены вокруг нагревателя.
Для использования электронной сигареты 1 пользователь вставляет расходуемый компонент 4 в приемную область 52 через мундштучное отверстие 50. Далее на конец мундштучного отверстия электронной сигареты 1 может быть добавлена, при ее наличии, мундштучная крышка. Когда пользователь включает электронную сигарету и нажимает кнопку 14 ввода данных, схема 18 контроллера, в частности, схема 22 управления подачей электрической энергии подает электроэнергию на индукционную катушку 23, которая окружает расходуемый компонент 4 в приемной области 52. Таким образом, электромагнитная энергия передается от катушки 23 к нагревателю 70 в соответствии с обычными технологиями электромагнитного нагревания. В этом примере индукционная катушка 23 выполнена спиральной и проходит вдоль приемной области, окружающей нагреватель 70 (наибольшая длина которого в этом примере равна длине приемной области 52). Таким образом, когда расходуемый компонент 4 расположен в приемной области 52, и индукционная катушка 23 приводится в действие для индуцирования тока в нагревателе 70, нагреватель нагревается. Рабочие характеристики индукционной катушки 23, например, в части количества витков, тока и его частоты, могут быть выбраны с учетом хорошо известных принципов индукционного нагревания и конкретной геометрии нагревателя. Индукционная катушка, например, может быть выполнена так, чтобы нагревать нагреватель в расходуемом компоненте до температуры около 200° в течение нескольких секунд.
Тепло от нагревателя передается твердому аэрозолеобразующему материалу в камере 66, чтобы испарить часть поглощенного жидкого исходного материала с целью выработки пара для вдыхания пользователем. В расходуемом компоненте вырабатывается пар, который пользователь вдыхает через мундштучное отверстие 50 (или мундштук, прикрепленный к мундштучному отверстию). Таким образом, воздух втягивается через входное отверстие 28, проходит вдоль пути 30 и попадает в приемную область через отверстие 29. Далее воздух входит в расходуемый компонент 4 через отверстия 68 в торцевой стенке 64 рядом с основанием приемной области 52. Далее воздух проходит через внутреннюю камеру 66 расходуемого компонента 4 через зазоры между частицами твердого аэрозолеобразующего материала. Когда воздух проходит через внутреннюю камеру 66, он собирает пар, выработанный благодаря нагреванию твердого аэрозолеобразующего материала, как описано выше. Смесь пара и воздуха образует конденсационный аэрозоль, который вытягивается через отверстия 68 в торцевой стенке 64 на конце мундштучного отверстия приемной области для последующего вдыхания пользователем.
Таким образом, представленная на фиг. 1электронная сигарета 1 может быть использована для выработки пара для вдыхания пользователем с помощью расходуемого компонента, который проще в изготовлении по сравнению с основанными на жидкости картриджами для электронных сигарет и который менее склонен к протечками, но который также является автономным и простым и чистым для обращения и замены, и который может вырабатывать пар быстрее обычных электронных сигарет, которые содержат твердый аэрозолеобразующий материал.
Хотя в представленной на фиг. 1 электронной сигарете для нагревания нагревателя 70 в расходуемом компоненте 4 используется электромагнитная индукция, следует понимать, что в других реализациях могут быть использованы другие подходы к нагреванию.
На фиг. 2 показана электронная сигарета 201 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Аналогично представленной на фиг. 1 электронной сигарете 1, представленная на фиг. 2 электронная сигарета 201 также содержит два основных компонента: многократно используемую часть 202 и расходуемый компонент 204. Представленная на фиг. 2 электронная сигарета 201 представляет собой измененную электронную сигарету 1, представленную на фиг. 1. Элементы представленной на фиг. 2 электронной сигареты 201, которые функционально аналогичны соответствующим элементам электронной сигареты 1, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости снова описываться не будут. Электронная сигарета 201 по фиг. 2 отличается от электронной сигареты 1 по фиг. 1, тем, что в ней не используется электромагнитная индукция для передачи энергии от многократно используемой части расходуемому компоненту, а используется электрический ток, подаваемый на расходуемый компонент посредством непосредственного электрического контакта.
Расходуемый компонент 204 вместо индукционного нагревателя 70 содержит резистивный нагреватель 71. Нагреватель 71 может иметь общее сопротивление порядка 1 или 2 Ом, и может быть выполнен из обычного материала для резистивного нагревания. Конкретная форма нагревателя может быть выбрана так, чтобы обеспечить желаемое сопротивление. Например, в зависимости от сопротивления используемого материала, нагреватель 71 может содержать твердый стержень, аналогичный индукционно нагреваемому нагревателю 70 в расходуемом компоненте 4 по фиг. 1, или может содержать проволоку, намотанную вокруг электрически изолирующей основы. Соответствующие концы нагревателя 71 соединены с помощью электрических выводов 77, 79 с соответствующими концами пары электродов 76, 78, которые прикреплены к одной из торцевых стенок 64. Когда расходуемый компонент 204 расположен в приемной области 52 многократно используемой части 202 электронной сигареты 201, электроды 76, 78 на расходуемом компоненте выровнены с соответствующими электродами 72 и 74 в приемной области и контактируют с ними.
Для использования электронной сигареты 201 пользователь вставляет расходуемый компонент 204 в приемную область 52 через мундштучное отверстие 50. Далее мундштучная крышка, при ее наличии, может быть надета на конец мундштучного отверстия электронной сигареты 201. Когда электронная сигарета включена и готова к использованию, пользователь нажимает кнопку 14 ввода данных, и схема 18 контроллера, в частности, схема 22 управления подачей электрической энергии, подает электроэнергию на нагреватель 71 по электродам 72, 74 в приемной области и электродам 76, 78 на расходуемом компоненте 204. Таким образом, когда расходуемый компонент 4 расположен в приемной области 52, и электрическая энергия подается на нагреватель с помощью схемы управления подачей электрической энергии по соответствующим электродам и соединительным проводам, нагреватель нагревается. Рабочие характеристики подаваемой электрической энергии, например, в части напряжения и любой используемой схемы модуляции ширины импульса/частоты, могут быть выбраны с учетом хорошо известных принципов резистивного нагревания в электронных сигаретах. В этой связи схема управления подачей электрической энергии может, например, быть выполнена с возможностью такой подачи электрической энергии (тока) на нагреватель, чтобы нагревать нагреватель до температуры около 200° в течение времени порядка секунды.
Тепло от нагревателя 71 передается твердому аэрозолеобразующему материалу в камере 66, чтобы испарить часть поглощенного жидкого исходного материала с целью выработки пара для вдыхания пользователем аналогично тому, как описано выше для электронной сигареты 1 по фиг. 1.
На фиг. 3 схематично показан расходуемый компонент 4 для представленной на фиг. 1 электронной сигареты 1 в частично разобранном виде. Ясно, что в этом примере частицы 63 твердого аэрозолеобразующего материала являются достаточно регулярными по форме, и каждая из них имеет по существу цилиндрическую форму длиной около 2 мм, и диаметром примерно 1 мм. Они могут быть выполнены, например, с помощью экструзии, т.е. путем отрезания частей от экструдированного цилиндра. Как отмечено выше, могут быть использованы другие формы твердого аэрозолеобразующего материала, такие как нерегулярные частицы или регулярные частицы других форм, например, сферической формы и, более того, в других примерах они могут содержать резаный/измельченный табак или другой листовой материал, такой как бумага.
На фиг. 4А - 4С показана в различных видах торцевая стенка 64 расходуемых компонентов 4, 204 электронных сигарет 1, 201, представленных на фиг. 1 и 2. Как отмечено выше, торцевая стенка содержит керамический материал и может быть выполнена в соответствии с обычными технологиями. В этом примере в торцевой стенке выполнено шесть отверстий 68, расположенных по кругу на половине расстояния между центром и кромкой. Тем не менее, в некоторых примерах отверстия в торцевой стенке могут быть более плотно упакованы вокруг одного места, где установлен нагреватель, т.е. вокруг центральной части. Это помогает уменьшить теплопроводность между нагревателем и другими частями торцевой стенки/внешнего корпуса расходуемого компонента. Также на фиг. 4А показана выемка 67, размеры которой выбраны так, чтобы в ней располагался конец нагревателя 70, 71, как описано выше.
На фиг. 4D - 4G показаны в разрезе разные варианты выполнения торцевой стенки 64, изображенной на фиг. 4А - 4С. В варианте, показанном на фиг. 4D торцевая стенка 64 имеет фаску 85 для облегчения ее введения во внешний корпус 62 в ходе сборки. В варианте, показанном на фиг. 4Е торцевая стенка 64 имеет фаску 85 для облегчения ее введения во внешний корпус 62 в ходе сборки и фланец 87, выполненный с возможностью примыкания к концу внешнего корпуса 62 при правильной установке торцевой стенки 64. На фиг. 4F более подробно показано, как конец нагревателя 70, 71 может быть расположен в выемке 67 торцевой стенки 64 для удержания нагревателя 70, 71. На фиг. 4G показана торцевая стенка 64, снабженная выступом 69, а не выемкой 67, для удержания нагревателя 73, который в этом случае содержит трубчатый участок, в который вставляется выступ 69с для удержания нагревателя 73. Конечно, следует понимать, что разные варианты выполнения, показанные на фиг. 4А-4G, могут быть объединены с другими особенностями выполнения торцевой стенки, например, торцевая стенка, показанная на фиг. 4G, может иметь фаску 85 и/или фланец 87, показанные на фиг. 4Е, и т.д.
На фиг. 5А - 5С схематично показаны альтернативные варианты выполнения торцевой стенки 94 для использования в расходуемом компоненте, тип которого представлен на фиг. 1 и 2. Хотя описанные выше со ссылками на фиг. 1-4 торцевые стенки 64 выполнены из керамического материала, торцевая стенка 94, показанная на фиг. 5А-5С, выполнена из картона и имеет круглую поверхность 97 с отверстиями 98 для предоставления возможности прохода воздуха в расходуемый компонент и боковую стенку 96, выполненную с возможностью соединения торцевой стенки 98 с внешним корпусом 62 расходуемого компонента, например, с помощью посадки с трением. Торцевая стенка 97 может быть сцеплена с трубчатой внешней стенкой 62 расходуемого компонента путем введения ее, например, аналогично пробке, как схематично показано на фиг. 5D, или может быть расположена над трубчатой внешней стенкой 62 расходуемого компонента, аналогично крышке, как схематично показано на фиг. 5Е. В любом случае торцевая стенка может удерживаться за счет посадки с трением или с помощью другого средства, например, с использованием клея. Нагреватель в расходуемом компоненте, в котором используется торцевая стенка по фиг. 5А-5С, может быть прикреплен к торцевой стенке, например, путем прохождения через отверстие в торцевой стенке, или может не быть прикреплен к торцевой стенке. В примерах, представленных на фиг. 5А-5Е, предполагается, что нагреватель не прикреплен к торцевой стенке, а в торцевой стенке имеется дополнительное отверстие 98, направленное к центру торцевой поверхности 97.
На фиг. 6 схематично показан расходуемый компонент 304, который является вариантом выполнения расходуемого компонента, представленного на фиг. 1. Элементы расходуемого компонента 304, которые функционально аналогичны элементам расходуемого компонента 4 по фиг. 1, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости описываться не будут. Расходуемый компонент 304 по фиг. 6 отличается от расходуемого компонента 4 по фиг. 1 наличием второй стенки 600, расположенной во внешнем корпусе 62 так, что она образует воздушный зазор 602 между ней и внешним корпусом 62. Вторая стенка 600 может быть выполнена из такого же или другого материала, что и внешний корпус 62. Частицы твердого исходного для аэрозоля материала 63 удерживаются с помощью вторичной стенки 600 и торцевых стенок 64. Наличие воздушного зазора 602 способствует предотвращению ситуации, когда внешняя стенка 62 при использовании становится нежелательно горячей.
На фиг. 7 схематично показан расходуемый компонент 404, который является другим вариантом выполнения расходуемого компонента, представленного на фиг. 1. Элементы расходуемого компонента 404, которые функционально аналогичны элементам расходуемого компонента 4 по фиг. 1, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости описываться не будут. Расходуемый компонент 404 по фиг. 7 отличается от расходуемого компонента 4 по фиг. 1 тем, что в отличие от нагревателя в форме центрального стержня нагреватель в этом случае имеет распределенную конструкцию из металлических элементов/частиц 702, способных к нагреванию благодаря электромагнитной индукции. При использовании эти металлические элементы/частицы благодаря индуцированным электромагнитным токам нагреваются соответствующим образом, аналогично рассмотренному выше нагревателю по фиг. 1. Распределенные частицы обеспечивают лучше распределение по камере нагревания частиц твердого аэрозолеобразующего материала.
В других вариантах выполнения могут быть использованы и другие формы нагревателя.
Например, на фиг. 8А схематично показан нагреватель 801, который имеет по существу плоскую форму, но содержит цилиндрические концы для крепления. Такое выполнение нагревателя можно рассматривать как соответствующее сплющенной форме стержня, тип которого рассмотрен выше со ссылками на фиг. 1 и 2.
На фиг. 8В схематично показан нагреватель 811, который имеет форму стержня, аналогичной нагревателю 70, 71 по фиг. 1 и 2, но который дополнительно содержит прикрепленные к нему лопасти 812, которые доходят до внутренней стенки внешнего корпуса расходуемого компонента, поддерживая нагреватель 811 без крепления к торцевым стенкам.
На фиг. 8С схематично показан нагреватель 821, который имеет по существу трубчатую форму. Такой нагреватель может быть прикреплен к торцевой стенке, например, таким же образом, как показано на фиг. 4G.
Следует понимать, что нагреватели, показанные на фиг. 8А-8С, могут быть выполнены из материалов, аналогичных рассмотренным выше для нагревателя 70, 71 по фиг. 1 и 2, т.е. из материалов, способных нагреваться благодаря магнитной индукции или из-за резистивного нагрева, в соответствии со способом передачи энергии.
На фиг. 9 показана часть электронной сигареты 501 в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения. Аналогично электронной сигарете 1 по фиг. 1, электронная сигарета 502, представленная на фиг. 2, содержит два основных компонента, а именно многократно используемую часть 502 и расходуемый компонент 504. На фиг. 9 показан только часть многократно используемой части 502, находящийся рядом с приемной областью, при этом расходуемый компонент 504 расположен на месте для использования (т.е. в приемной области). Электронная сигарета 501 по фиг. 9 является модификацией электронной сигареты 1 по фиг. 1. Элементы электронной сигареты 501, которые функционально аналогичны элементам электронной сигареты 1 по фиг. 1, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости описываться не будут. Электронная сигарета 501 по фиг. 9 отличается от электронной сигареты 1 по фиг. 1, тем, что внутренняя камера расходуемого компонента 504 разделена на две секции (области) с помощью центральной стенки 564. Каждая секция внутренней камеры содержит частицы твердого исходного для аэрозоля материала и соответствующие нагреватели 507, 508, которые аналогичны описанному выше нагревателю по фиг. 1. Центральная стенка 564, например, может быть выполнена аналогично торцевым стенкам 64. В центральной стенке 564 выполнены отверстия 568, обеспечивающие проход воздуха через центральную стенку при вдыхании. Многократно используемая часть 502 содержит первую индукционную катушку 523 нагревания и вторую индукционную катушку 524, которые могут приводиться в действие независимо с целью индуцирования электрических токов и, следовательно, нагревания одного из нагревателей 507, 508. Таким образом, электронная сигарета 501 по фиг. 9, отличается от электронной сигареты по фиг. 1, наличием двух отдельных камер, которые, например, могут содержать разные исходные ля материалы и которые могут независимо нагреваться для выработки пара с разными характеристиками, например, разными ароматами и/или относительным количеством никотина. Следует понимать, что в других примерах в расходуемом компоненте может быть более двух отдельных камер. Более того, в некоторых вариантах выполнения разные камеры могут содержать одинаковые исходные материалы и могут быть выполнены так, что разные использования устройства могут начинаться со «свежей» порции расходного материала для каждой сессии использования. Следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения, стенки, отделяющие разные области аэрозолеобразующего материала, могут отсутствовать, и единственный нагреватель может проходить по всей длине расходуемого компонента через несколько номинальных областей, при этом местное нагревание нагревателя обеспечивается соответствующим образом выполненными индукционными катушками, которые могут быть приведены в действие по выбору в разных местах вдоль длины нагревателя (например, так, как схематично показано на фиг. 9).
На фиг. 10 схематично показан расходуемый компонент 604, который выполнен с возможностью использования в электронной сигарете в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения. Этот расходуемый компонент, например, может быть использован вместе с многократно используемым компонентом электронной сигареты по фиг. 1. Расходуемый компонент 604, представленный на фиг. 10, во многом аналогичен описанным выше другим расходуемым компонентам, и элементы представленного на фиг. 10 расходуемого компонента 604, которые функционально аналогичны соответствующим элементам других описанных выше расходуемых компонентов, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости описываться не будут. Расходуемый компонент 604 отличается от расходуемого компонента 4 по фиг. 1 тем, что имеет более короткий нагреватель 670, который не прикреплен к торцевым стенкам 64, а вместо этого установлен с помощью промежуточных элементов тепловой изоляции, таких как керамические трубки 671, 672. В этом примере элементы тепловой изоляции прикреплены к подпоркам 677, которые выступают от соответствующих торцевых стенок. Эта конструкция позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого торцевым стенкам 64.
На фиг. 11 схематично показан расходуемый компонент 704, который выполнен с возможностью использования в электронной сигарете в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения. Этот расходуемый компонент, например, может быть использован вместе с многократно используемым компонентом электронной сигареты по фиг. 1. Расходуемый компонент 704, представленный на фиг. 11, во многом аналогичен описанным выше другим расходуемым компонентам, и элементы представленного на фиг. 11 расходуемого компонента 604, которые функционально аналогичны соответствующим элементам других описанных выше расходуемых компонентов, обозначены соответствующими ссылочными позициями и для краткости описываться не будут. Расходуемый компонент 704 отличается от расходуемого компонента 4 по фиг. 1 тем, что имеет более короткий нагреватель 770, который только одним концом прикреплен к одной из торцевых стенок 64. Такая конструкция позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого другой торцевой стенке, где это имеет значение, например, если ожидается, что торцевая стенка, которая выступает из электронной сигареты, станет особенно горячей при обычном использовании, если она контактирует с нагревателем.
Выше описаны различные конструкций электронной сигареты, Тем не менее, следует понимать, что для описанных выше примеров в других реализациях может быть предложено много изменений и модификаций. Например, хотя в описанных выше примерах электронные сигареты содержали кнопку для ручной активации подачи электроэнергии на нагреватель в расходуемом компоненте, в других примерах может быть использовано средство обнаружения затяжки, например, в виде датчика давления, который связан с путем для воздуха через электронную сигарету и выполнен с возможностью автоматического запуска подачи электроэнергии на нагреватель в ответ на вдох пользователя.
В других примерах электронная сигарета, которая соответствует описанным выше принципам, может дополнительно содержать датчик температуры, который выполнен с возможностью отслеживания температуры нагревателя. Это может использоваться, например, для того, чтобы предоставить возможность регулировки температуры нагревателя при использовании. Датчик температуры, например, может быть прикреплен в самом расходуемом компоненте, например, может быть терморезистором с надлежащим соединением с расходуемым компонентом или этот датчик может быть расположен на удалении от расходуемого компонента. Датчик температуры может быть инфракрасным, который выполнен с возможностью обнаружения тепла от расходуемого компонента.
В некоторых примерах некоторые функциональные возможности описанных выше элементов могут обеспечиваться одним элементом. Например, расходуемый компонент может быть снабжен металлическим внешним корпусом, который и удерживает частицы твердого аэрозолеобразующего материала, и действует как нагреватель (индукционный или резистивный).
В некоторых примерах реализации расходуемый компонент может быть единственным источником исходного образующего пар материала для системы предоставления аэрозоля или электронной сигареты, т.е. в некоторых случаях расходуемый компонент фактически не соответствует дополнительной вставке, например для использования в качестве изменяющего аромат вещества в электронной сигарете, которая также содержит испаритель для нагрева жидкого состава, но является основным источником пара для электронной сигареты.
Таким образом, выше описан расходуемый компонент для системы предоставления аэрозоля, содержащий внешний корпус, включающий в себя внешнюю стенку, проходящую между первой и второй торцевыми стенками, образуя внутреннюю камеру; множество элементов твердого аэрозолеобразующего материала для выработки аэрозоля с целью вдыхания пользователем, удерживаемых во внутренней камере с помощью корпуса, при этом в первой и второй торцевых стенках выполнены отверстия, позволяющие при использовании проходить воздуху во внутреннюю камеру через первую торцевую стенку и выходить из внутренней камеры через вторую торцевую стенку, и нагреватель, расположенный во внутренней камере и выполненный с возможностью нагревания элементов твердого аэрозолеобразующего материала при использовании с целью выработки пара для вдыхания пользователем.
Изобретение представлено путем иллюстрации различных вариантов его осуществления изобретения. В представленных вариантах осуществления изобретения показаны особенности и достоинства настоящего изобретения, но их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Они показаны только для помощи в понимании и изучении заявленного изобретения. Ясно, что достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, конструктивные особенности и/или другие аспекты изобретения не являются ограничениями изобретения, которое определяется формулой изобретения, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения без выхода за границы объема настоящего изобретения. Разные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, средств и так далее, отличающихся от конкретно описанных выше, и следует понимать, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых пунктов формулы изобретения в комбинации, которые отличаются от непосредственно изложенных в формуле изобретения.