СИСТЕМА НАГРЕВА И СПОСОБ НАГРЕВА ДЛЯ ИНГАЛЯТОРНОГО УСТРОЙСТВА
HEATING SYSTEM AND METHOD OF HEATING FOR INHALER DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к ингаляторному устройству, такому как электронная сигарета, персональный испаритель или электронная система доставки пара. Более конкретно, изобретение относится к системе нагрева для такого ингаляторного устройства и к способу нагрева для создания аэрозоля и/или пара вещества, нагреваемого в таком устройстве.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ингаляторные устройства вышеуказанных типов, а именно, электронные сигареты, персональные испарители и электронные системы доставки пара, предлагаются в качестве альтернативы традиционным курительным изделиям, таким как сигареты, сигариллы, сигары и т.д. Обычно эти ингаляторные устройства предназначены для нагрева жидкого раствора или геля для получения или генерации аэрозоля и/или пара, который вдыхает пользователь. Такая жидкость или гель обычно является раствором пропиленгликоля (PG) и/или растительного глицерина (VG) и обычно содержит ароматизатор или одну или несколько вкусовых добавок.
Несмотря на растущий спрос на эти ингаляторные устройства и растущий рынок, все еще необходимы усилия для совершенствования эксплуатационных характеристик этих устройств с целью предложения более эффективных и усовершенствованных продуктов. Например, эти усилия направлены на усовершенствование генерации аэрозоля и/или пара, доставки аэрозоля и/или пара и более эффективное использование энергии для генерации аэрозоля и/или пара, чтобы снизить потребление энергии, например, увеличить срок службы аккумулятора устройства.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В свете вышеизложенного, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованное ингаляторное устройство и, более конкретно, усовершенствованную систему нагрева и способ нагрева для генерации аэрозоля и/или пара из вещества в ингаляторном устройстве.
Поэтому согласно одному аспекту, изобретение предлагает систему нагрева для ингаляторного устройства, такого как электронная сигарета или персональный испаритель, для генерации аэрозоля и/или пара нагреваемого вещества, особенно жидкости или геля, причем система нагрева включает:
первую зону нагрева, предназначенную для приема вещества для нагрева, причем по меньшей мере один первый нагревательный элемент предназначен для подогрева вещества в первой зоне нагрева; и
вторую зону нагрева, предназначенную для приема подогретого вещества из первой зоны нагрева, причем по меньшей мере один второй нагревательный элемент предназначен для нагрева вещества во второй зоне нагрева.
Таким образом, изобретение по существу предлагает двухступенчатую систему нагрева для ингаляторного устройства. Начальный нагрев или "подогрев" вещества (например, жидкости или геля) происходит в первой зоне нагрева. Здесь вещество может испытывать повышение давления, возможно даже закипать и частично испаряться и обычно будет претерпевать тепловое расширение. Тепловое расширение может создавать локальное повышение давления в первой зоне нагрева, которое затем выталкивает или вытесняет вещество под давлением во вторую зону нагрева. В таком случае вещество может состоять из аэрозоля, капель и/или взвеси нагреваемого жидкого раствора или геля и/или его пара. Таким образом, во второй зоне нагрева степень нагрева, необходимая для осуществления полного испарения вещества, может быть достигнута быстро и эффективно. Первая и вторая зоны нагрева обычно включают или сформированы областями или пространствами, которые физически различны и отделены друг от друга. Тем не менее, первая и вторая зоны нагрева обычно разработаны так, чтобы находиться в жидкостном сообщении друг с другом.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения первая зона нагрева включает по меньшей мере одну полость нагрева, Таким образом, эта по меньшей мере одна первая полость нагрева предназначена для приема нагреваемого вещества, например, из подающего резервуара. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления первая зона нагрева включает одну полость, и в этой первой полости нагрева может быть предусмотрен или расположен по меньшей мере один первый нагревательный элемент. Подобно этому, вторая зона нагрева включает по меньшей мере одну вторую полость нагрева, предназначенную для приема подогретого вещества из первой зоны нагрева. В одном варианте осуществления вторая зона нагрева включает некоторое число вторых полостей нагрева, и второй нагревательный элемент может быть предусмотрен или расположен в каждой из вторых полостей нагрева.
Так, в одном предпочтительном варианте осуществления предложена система нагрева для ингаляторного устройства, такого как электронная сигарета или персональный испаритель, для генерации аэрозоля и/или пара из нагреваемого вещества, причем упомянутая система нагрева включает:
по меньшей мере одну первую полость нагрева, предназначенную для приема нагреваемого вещества из источника подачи вещества, причем для подогрева вещества в первой полости нагрева предусмотрен по меньшей мере один первый нагревательный элемент; и
по меньшей мере одну вторую полость нагрева, предназначенную для приема подогретого вещества из первой полости нагрева, причем для нагрева вещества во второй полости нагрева предусмотрен по меньшей мере один второй нагревательный элемент.
В одном предпочтительном варианте осуществления вторая зона нагрева находится в жидкостном сообщении с первой зоной нагрева, предпочтительно посредством одного или нескольких пазов или каналов. Если вторая зона нагрева включает некоторое число вторых полостей нагрева, жидкостное сообщение с первой зоной нагрева тогда может осуществляться посредством некоторого числа пазов или каналов; т.е., по меньшей мере один паз или канал на одну вторую полость нагрева. Поэтому подогретое вещество способно мигрировать из первой зоны нагрева во вторую зону нагрева после подогрева. То есть, подогретое вещество может начать кипеть или испаряться в первой зоне нагрева и расширяется (например, как пар, расширяющаяся от теплоты жидкость или дискретные капли жидкости) по одному или несколькими пазам или каналам во вторую зону или полости нагрева.
В одном предпочтительном варианте осуществления система нагрева включает корпусной элемент или опорный элемент, и первая зона или полость нагрева может быть сформирована в этом опорном элементе или на его периферии. Опорный элемент предпочтительно в общем цилиндрический по форме, и первая зона или полость нагрева предпочтительно в общем кольцеобразная по форме на периферии опорного элемента. Подобным образом, по меньшей мере одна вторая полость нагрева может быть сформирована в опорном элементе или по его периферии. Если, например, предусмотрено несколько вторых полостей, каждая вторая полость нагрева может проходить по оси к торцевой поверхности опорного элемента. Как сказано выше, первый и второй нагревательные элементы предпочтительно расположены, соответственно, в первой и второй полостях нагрева. Соответственно, первый и второй нагревательные элементы могут опираться на опорный элемент, который предпочтительно включает электроизоляционный материал. Поскольку первая и вторая полости нагрева обычно небольшие и имеют точные размеры, опорный элемент предпочтительно также выполнен из материала, который может быть обработан или изготовлен с точностью. Поэтому для корпусного элемента предпочтителен керамический материал, поскольку он может соответствовать этим обоим требованиям, а также очень стоек к температуре. Однако также могут быть использованы и другие материалы, такие как полимерные пластики, силикаты и подобные материалы.
2
В одном особо предпочтительном варианте осуществления каждый из первых и вторых нагревательных элементов может включать элемент электрического сопротивления, такой как проволока, лента, полоса, фольга или проводящее покрытие, для джоулева нагрева или резистивного нагрева. Такая проволока или спираль может проходить через первые и/или вторые полости нагрева. Однако в случае фольги она может быть выполнена как осажденная пленка или облицовка на поверхности первых или вторых полостей нагрева. Нагревательные элементы предпочтительно включают материал, выбираемый из группы, включающей нихром 80/20, медноникелевые (CuNi) сплавы, кантал (FeCrAl) и силицид молибдена (MoSi). Первые и/или вторые нагревательные элементы предпочтительно получают электропитание от источника электрической энергии, такого как аккумулятор, в ингаляторном устройстве.
В одном предпочтительном варианте осуществления каждая вторая полость нагрева формирует или создает камеру для нагреваемого вещества, когда оно расширяется и испаряется. То есть, вещество (например, жидкость или гель) далее испаряется во второй зоне нагрева и претерпевает большое объемное расширение во время фазового перехода в газ. Каждая вторая полость нагрева предпочтительно также сообщается по меньшей мере с одной форсункой для доставки пара и/или аэрозоля, созданного во второй зоне нагрева, в мундштук ингаляторного устройства.
В одном предпочтительном варианте осуществления система нагрева включает корпус, в котором расположен опорный элемент и первая и вторая зоны нагрева вместе с камерой, которая является подающим резервуаром для нагреваемого вещества. Элемент в форме пробки или перегородки может отделять подающий резервуар от первой зоны нагрева, а также обеспечивать жидкостное сообщение между ними.
В одном предпочтительном варианте осуществления первая зона или полость нагрева предназначена для приема нагреваемого вещества (например, жидкости или геля) из подающего резервуара посредством механизма подачи. Механизм подачи может включать, например, одно или больше из капиллярного действия и смещения давлением посредством жидкостного сообщения. Капиллярное действие может быть создано посредством узких каналов или проходов, которые обеспечивают сообщение между подающим резервуаром и первой зоной или полостью нагрева. Они могут быть выполнены, например, в пробке или перегородке и/или в боковой стенке корпуса, например, рядом с пробкой или перегородкой. С другой стороны, смещение давлением может быть создано путем приложения давления к жидкому или гелеобразному веществу, хранящемуся в подающем резервуаре, чтобы оно смещалось из резервуара в первую зону или полость нагрева. Альтернативно или дополнительно, подающий резервуар может быть гибким или складным, чтобы прилагать давление смещения, и/или может включать вентиляционное отверстие, чтобы всасывание и капиллярное действие создавали смещение давлением между резервуаром и первой зоной нагрева, способствуя миграции вещества в первую зону (или зоны) нагрева. Кроме того, механизм подачи может быть предназначен для изменения скорости подачи вещества из подающего резервуара в первую зону или полость нагрева. В этой связи, пробка или перегородка могут быть деформируемыми, чтобы модифицировать один или несколько каналов или проходов, обеспечивающих жидкостное сообщение с первой зоной или полостью нагрева, этим влияя на скорость подачи. Так, механизм подачи системы может включать клапанный механизм, чтобы регулировать скорость подачи вещества. Скорость подачи может быть установлена или отрегулирована пользователем таким образом, чтобы она подходила или соответствовала профилю вдыханий пользователя. Клапанный механизм тогда может использоваться для прекращения переноса или транспортировки жидкости или геля из подающего резервуара в первую зону нагрева, когда ингаляторное устройство не используется, например, когда оно отключено.
В одном предпочтительном варианте осуществления корпус, в котором расположен опорный элемент, включает один или несколько входов для воздуха, чтобы воздух мог втягиваться внутрь и смешиваться с испаряемым веществом, когда оно преобразуется в пар. Один или несколько входов для воздуха могут направлять воздух во вторую зону нагрева или, альтернативно, могут быть расположены перед и/или после второй зоны нагрева. Так, в одном варианте осуществления, корпус может включать некоторое число отверстий, проходящих (например, в радиальном направлении) сквозь боковую стенку корпуса в каждую вторую полость нагрева. Один или несколько входов или входных отверстий для воздуха могут служить для обеспечения уравновешивания потока воздуха, т.е., для создания желательного сопротивления потоку воздуха для пользователя, когда система включена в ингаляторное устройство. Предпочтительно, один или несколько входов для воздуха могут быть выборочно изменены или отрегулированы пользователем, например, путем изменения размера входа для воздуха, чтобы регулировать смесь входящего воздуха и аэрозоля и/или пара для вдыхания и изменить сопротивление потоку в устройстве.
Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение предлагает ингаляторное устройство, особенно электронную сигарету или персональный испаритель, для генерации аэрозоля и/или пара из нагреваемого вещества, такого как жидкий раствор или гель, причем ингаляторное устройство включает систему нагрева согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше.
Согласно еще одному аспекту, изобретение предлагает способ нагрева вещества, особенно жидкости или геля, в ингаляторном устройстве, таком как электронная сигарета или персональный испаритель, причем способ включает:
- транспортировку нагреваемого вещества из подающего резервуара в первую зону нагрева;
- подогрев вещества в первой зоне нагрева;
- транспортировку подогретого вещества из первой зоны нагрева во вторую зону нагрева и
- нагрев вещества во второй зоне нагрева для образования пара, который затем обычно конденсируется, образуя аэрозоль.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения этап подогрева нагреваемого вещества в первой зоне нагрева и/или этап нагрева этого вещества во второй зоне нагрева выполняется одним или несколькими электрическими нагревательными элементами. Как сказано выше, каждый из первых и вторых нагревательных элементов может включать элемент электрического сопротивления, такой как проволока, лента, полоса или фольга, для джоулева нагрева или резистивного нагрева и, желательно, получает электропитание от источника электрической энергии, такого как аккумулятор, в ингаляторном устройстве.
В одном предпочтительном варианте осуществления этап транспортировки нагреваемого вещества из подающего резервуара в первую зону нагрева включает по меньшей мере одно из капиллярного действия и смещения давлением, которые подробно описаны выше. Кроме того, этап транспортировки подогретого вещества из первой зоны нагрева во вторую зону нагрева желательно включает тепловое расширение и/или капиллярное действие, как также сказано выше.
В одном предпочтительном варианте осуществления каждый из этапов подогрева и нагрева может осуществляться периодически или последовательно. То есть, каждая из зон нагрева может быть активирована или включена чередующимся или импульсным образом через конкретные или заданные интервалы или периоды активации. Например, период активации 50 мс может быть применен в первой зоне нагрева (например, для подачи электропитания или активации первого нагревательного элемента (или первых нагревательных элементов) в течение этого периода), после чего следует период активации 50 мс второй зоны нагрева. Такая импульсная активация двух зон нагрева может обеспечить экономию потребляемой энергии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания изобретения и его преимуществ примеры вариантов осуществления изобретения ниже объяснены более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные символы обозначают одинаковые детали и на которых:
Фиг. 1 - схематический вид в боковом разрезе системы нагрева ингаляторного устройства согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 - схематический перспективный вид части системы нагрева в ингаляторном устройстве с Фиг. 1;
Фиг. 3 - схематический перспективный вид части системы нагрева согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4 - схематический вид с торца системы нагрева с Фиг. 3;
Фиг. 5 - схематический вид в боковом разрезе системы нагрева ингаляторного устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 6 - схематический перспективный вид части системы нагрева согласно варианту осуществления изобретения с Фиг. 5;
Фиг. 7 - схематический вид с торца этой части системы нагрева, показанной на Фиг. 6;
Фиг. 8 - схематический вид в частичном разрезе в направлении стрелок Х-Х с Фиг. 7;
Фиг. 9 - схематический перспективный вид системы нагрева в ингаляторном устройстве с Фиг. 5.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прилагаемые чертежи служат для более глубокого понимания настоящего изобретения и являются частью настоящего описания изобретения. Чертежи иллюстрируют конкретные варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения. Другие варианты осуществления изобретения и многие сопутствующие преимущества изобретения можно будет легко оценить, когда они станут лучше поняты из нижеследующего подробного описания.
Следует понять, что обычные и/или хорошо известные элементы, которые могут быть полезны или необходимы в коммерчески осуществимом варианте осуществления, необязательно показаны на чертежах, чтобы создать более сжатый вид вариантов осуществления. Элементы на чертежах необязательно показаны по масштабу в отношении друг друга. Также следует понять, что определенные действия и/или этапы в одном варианте осуществления способа могут быть описаны или показаны в каком-то конкретном порядке событий, и при этом специалисты в данной области техники поймут, что такая конкретность в отношении последовательности в действительности не требуется. Также следует понять, что термины и выражения, использованные в настоящем описании изобретения, имеют обычное значение, которое присвоено таким терминам и выражениям по отношению к их соответственным областям изучения и исследований, за исключением случаев когда в настоящем описании указаны иные конкретные значения.
Со ссылкой на Фиг. 1-4 чертежей, где часть ингаляторного устройства 1 в форме электронной сигареты показана схематически. Это ингаляторное устройство 1 включает кожух 2, выполненный в форме в общем цилиндрической втулки, в котором расположена система нагрева 3 согласно изобретению. Система нагрева 3 предназначена для нагрева жидкого раствора или геля L, подаваемого из резервуара 4 в ингаляторном устройстве 1, чтобы генерировать аэрозоль и/или пар V для вдыхания пользователем, в качестве замены курению традиционных сигарет. В этой связи, жидкость L может включать раствор пропиленгликоля, растительного глицерина, ароматизатора и/или одного или нескольких вкусовых добавок.
Система нагрева 3 этого варианта осуществления обеспечивает двухэтапный или двухступенчатый нагрев жидкости L, чтобы генерировать или создавать аэрозоль и/или пар V для вдыхания. В частности, система нагрева 3 включает первую зону нагрева 5, сформированную кольцеобразной полостью 6 по периферии в общем цилиндрического корпусного элемента 7. Другими словами, эта кольцеобразная полость 6 между корпусным элементом 7 и боковой стенкой 8 в общем цилиндрического корпуса 9, в котором размещена система нагрева 3, является первой полостью нагрева. Эта первая зона 5 или полость 6 нагрева предназначена для приема жидкости L из смежного с ней подающего резервуара 4 посредством тонких каналов или проходов 10, выполненных между наружным краем или периферией пробки 11 и боковой стенкой 8 корпуса 9. В частности, система нагрева 3 имеет механизм подачи для доставки или транспортировки жидкости L из подающего резервуара 4 в первую зону нагрева 5 или первую полость нагрева 6. В данном примере механизм подачи включает сочетание капиллярного действия по тонким каналам или проходам 10 и давления, прилагаемого к жидкости L в резервуаре 4 посредством пружины 12, которая действует на подвижный поршень 13. Однако также может быть предусмотрен механизм подачи, который включает только капиллярное действие или только средство создания давления, но не влияет на принципы работы настоящего изобретения.
Как можно видеть на Фиг. 1 и 2, кольцеобразная первая полость нагрева 6 включает нагревательный элемент 14, выполненный в данном случае в форме проволоки из нихрома 80/20, которая проходит вокруг корпусного элемента 7 и опирается на него, находясь с тесном контакте с жидкостью L, которая поступает в эту первую зону нагрева 5 из подающего резервуара 4. Этот первый нагревательный элемент или проволока 14 получает электрическую энергию от аккумулятора 15, нагреваясь за счет этого, когда ингаляторное устройство 1 включено или активировано, чтобы осуществить подогрев жидкости L в первой зоне нагрева 5. Когда жидкость L в первой зоне нагрева 5 подвергается начальному нагреву, она может начать кипеть или, по меньшей мере, ее давление повысится, так что она будет передаваться или транспортироваться во вторую зону нагрева 16 за счет теплового расширения и под влиянием притока новой жидкости L в первую зону 5 или первую полость 6 нагрева из подающего резервуара. Таким образом, жидкость L будет уже подогрета, когда она поступает во вторую зону нагрева 16 системы нагрева 3 изобретения.
В данном варианте осуществления вторая зона нагрева 16 включает некоторое число отдельных полостей 17, которые также выполнены на периферии корпусного элемента 7 в направлении его торца. Эти вторые полости нагрева 19 расположены на некотором расстоянии друг от друга вокруг корпусного элемента 7 и проходят в общем параллельно его центральной оси. Таким образом, эти несколько вторых полостей нагрева 17 совместно формируют вторую зону нагрева 16, и каждая из них предназначена для приема подогретой жидкости L из первой зоны нагрева 5 посредством каналов или пазов 18, также выполненных на периферии корпусного элемента 7.
2
Каждая из вторых полостей нагрева 17 также включает второй нагревательный элемент 19 для электрического нагрева жидкости L, которая поступает во вторую зону нагрева. Каждый из вторых нагревательных элементов 19 может быть выполнен из проволоки из нихрома 80/20, как и первый нагревательный элемент 14. Однако как альтернатива, эти вторые нагревательные элементы могут включать проводящую фольгу, например, из силицида молибдена (MoSi), которая может быть нанесена как пленка на поверхность каждой второй полости 17. В любом случае, вторые нагревательные элементы 19 далее нагревают подогретую жидкость L, чтобы осуществить ее полное испарение. Каждая вторая полость нагрева 17 поэтому формирует расширительную камеру, в которую может расширяться газ, образующийся в результате испарения жидкости L. По этой причине каждая из вторых полостей нагрева 17 может заканчиваться или сообщаться с форсункой 20 на торцевой поверхности корпусного элемента 7, посредством которой пар V поступает в канал 21, из которого пользователь может вдыхать этот аэрозоль и/или пар V через мундштук (не показан) ингаляторного устройства 1. По выбору, фольга 22 с многочисленными микроотверстиями может быть расположена на торцевом участке корпусного элемента 7 и корпуса 9, обращенном к каналу 21. Эта фольга 22 может являться, например, фильтрующей мембраной для аэрозоля и пара V, поступающего из системы нагрева 3. В то же время, фольга 22 может создавать сопротивление потоку воздуха, в результате чего создается разность давлений на ее сторонах, и выходящий газ претерпевает расширение и охлаждение до паровой фазы, чтобы сформировать вдыхаемые капли аэрозоля.
На Фиг. 1 чертежей также видно, что радиальные входы для воздуха 23 могут быть выполнены в боковой стенке 8 корпуса 9, доходя до каждой из вторых полостей нагрева 17, чтобы позволить воздуху поступать туда и смешиваться с паром V во второй зоне нагрева 16. Это может помочь обеспечить надлежащий баланс вкуса или концентрации созданного аэрозоля и/или пара V. Кроме того, радиальные входы 23 могут быть использованы для баланса потока воздуха в устройстве, чтобы обеспечить желательное сопротивление потоку воздуха или "ощущение затяжки" для пользователя. Это также может помочь охлаждать аэрозоль или пар V перед тем, как он достигнет пользователя через мундштук ингаляторного устройства 1. Следует сказать, что входы для воздуха также могут быть расположены после форсунок 20, например, в канале 21, чтобы балансировать или контролировать поток. Со ссылкой на Фиг. 2, например, можно видеть, что входы для воздуха 23 могут быть выполнены открывающимися радиально в канал 21 после второй зоны нагрева 15, вместо того (или в дополнение), чтобы прямо проходить во вторые полости нагрева 17.
Следует сказать, что цилиндрический корпусной элемент 7 желательно состоит из керамического материала, который предварительно обработан для изготовления соответствующих первых и вторых полостей нагрева 6, 17 на его периферии наряду с каналами, пазами и/или проходами 10, 18, которые обеспечивают жидкостное сообщение между подающим резервуаром 4 и первой зоной нагрева 5. Поскольку керамический корпусной элемент 7 также служит опорой для первых и вторых электрических нагревательных элементов 14, 17, электроизоляционные свойства керамического материала должны обеспечивать желательное и надлежащее функционирование системы нагрева 3.
Также следует сказать, что система нагрева 3, показанная в этом варианте осуществления, может быть, по выбору, выполнена в картридже, предназначенном для установки в кожух 2 ингаляторного устройства 1. То есть, корпус 9, включающий подающий резервуар 4 для жидкости L и систему нагрева 3, описанную выше, может быть выполнен как сменный (например, одноразовый) картридж, так что после опустошения подающего резервуара 4 для нагреваемой жидкости L такой картридж может быть удален, и затем сменный картридж может быть установлен в кожух 2 ингаляторного устройства 1 вместо него. Опустошенный картридж затем может быть заправлен жидкостью L для повторного использования или просто утилизирован.
Теперь со ссылкой на Фиг. 5-9 чертежей, где схематически показана часть ингаляторного устройства 1, также реализованного как электронная сигарета. Как и раньше, ингаляторное устройство 1 включает кожух 2, которым является в общем цилиндрическая втулка и в котором размещена система нагрева 3 согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Система нагрева 3 также предназначена для нагрева жидкого раствора или геля L, который поступает из резервуара 4 в ингаляторном устройстве 1, чтобы генерировать аэрозоль и/или пар V для вдыхания пользователем в качестве замены традиционных курительных сигарет. В этой связи жидкость L обычно является раствором пропиленгликоля, растительного глицерина, ароматизатора и/или вкусовых добавок.
Система нагрева 3 этого варианта осуществления обеспечивает двухэтапный или двухступенчатый нагрев жидкости L, чтобы генерировать или создавать аэрозоль и/или пар V для вдыхания. В частности, также со ссылкой на Фиг. 6 и 7 чертежей, система нагрева 3 включает первую зону нагрева 5, которая включает некоторое число первых полостей нагрева 6, выполненных как каналы подачи, проходящие через корпусной элемент 7, и некоторое число первых нагревательных элементов 14 в форме металлических проволок, которые проходят через каждый канал подачи 6. Как можно видеть на Фиг. 5-7, корпусной элемент 7 может иметь в общем круглую или цилиндрическую форму и, по выбору, может быть расположен в по существу цилиндрическом корпусе 9.
Как видно на Фиг. 6 и 7, каналы подачи 6 выполнены как мелкие отверстия или проходы, имеющие диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до 2,0 мм, предпочтительно в диапазоне от 0,1 мм до 1,0 мм (например, диаметр приблизительно 0,5 мм), которые просверлены по существу по оси корпусного элемента 7 для транспортировки жидкого раствора L из подающего резервуара 4 под влиянием капиллярного действия, т.е., под влиянием сил поверхностного натяжения в каналах 6. Сам корпусной элемент 7 в этом случае имеет диаметр ϕ приблизительно 12 мм. Капиллярные каналы 6 первой зоны нагрева 5 предназначены для приема жидкости L из смежного подающего резервуара 4 посредством прямого контакта, обеспечиваемого механизмом подачи 10 для доставки жидкости L из подающего резервуара 4 в первую зону нагрева 5. В данном варианте осуществления, как и выше, механизм подачи прилагает давление к жидкости L в резервуаре 4 посредством пружины 12, которая действует на подвижный поршень 13.
2
Нагревательные элементы 14, расположенные в этом случае в каналах подачи 6, состоят из проволок из нихрома 80/20, которые могут быть соединены или соединены между собой на поверхности корпусного элемента 7 проводящими мостами 24. Кроме того, как можно видеть на Фиг. 8, эти проволоки нагревательных элементов 14 предпочтительно расположены так, чтобы не контактировать с внутренней поверхностью каналов 6, а проходить свободно (т.е., не касаясь внутренних поверхностей) по существу по центру или по продольной оси каналов 6. Это может выгодно ограничивать или минимизировать формирование отложений и остатков нагреваемой жидкости L в канале 6. В качестве альтернативы, однако, первые нагревательные элементы 14 также могут включать проводящую фольгу, например, из силицида молибдена (MoSi), нанесенную как пленку на поверхность каждого канала 6.
Таким образом, мосты 24, соединяющие нагревательные элементы 14, проводят электрический ток к каждой из проволок 14, которые проходят через капиллярные отверстия 6, но сами не осуществляют нагрев. Нагревательные проволоки 14 находятся в тесном контакте с жидкостью L, когда она проходит из подающего резервуара 4 по каналам подачи 6 под влиянием капиллярного действия. Эти первые нагревательные элементы или проволоки 14 получают электрическую энергию от аккумулятора 15 и за счет этого нагреваются, когда ингаляторное устройство 1 включено или активировано, чтобы осуществить подогрев жидкости L в первой зоне нагрева 5. При начальном нагреве жидкости L в первой зоне нагрева 5 она может начать кипеть или по меньшей мере расширяться, создавая давление, и затем она переносится или транспортируется за счет капиллярного действия и теплового расширения во вторую зону нагрева 15, а также под влиянием притока новой жидкости L в первую зону нагрева 5 или каналы 6 из резервуара 4. Так, жидкость L будет уже подогретой, когда она поступит из каналов 6 в основную камеру нагрева 16, которая является основной или второй зоной нагрева 15 системы нагрева 3 изобретения. Таким образом, жидкость L жидкость L будет уже подогретой, когда она поступит из каналов 6 во вторую полость нагрева или камеру 17, которая является основной или второй зоной нагрева 16 системы нагрева 3 изобретения.
Так, в данном варианте осуществления вторая зона нагрева 16 включает полость нагрева 17 и по меньшей мере один второй нагревательный элемент 19 для электрического нагрева жидкости L, когда она поступит во вторую зону нагрева. Второй нагревательный элемент 19 в данном примере включает проволочную спираль, которая как и в случае первых нагревательных элементов 14 может быть выполнена из нихрома 80/20. В любом случае, второй нагревательный элемент 19 далее нагревает подогретую жидкость L, чтобы осуществить ее полное испарение в камере или полости 17, в которой газ, образовавшийся в результате испарения жидкости L, может расширяться. По этой причине вторая полость нагрева 17 может оканчиваться форсункой 20 или, по выбору, сообщаться с такой форсункой на торцевой поверхности корпусного элемента 7, через которую пар V проходит в паровую камеру 21, из которой пользователь может вдыхать этот аэрозоль и/или пар V через мундштук (не показан) ингаляторного устройства 1.
По выбору, фольга 22 с множественными микроотверстиями может быть расположена над концевым участком корпусного элемента 7 и корпуса 9, обращенным к паровой камере 21. Эта фольга 22 может являться, например, фильтрующей мембраной для аэрозоля и пара V, поступающего из системы нагрева 3. В то же время, фольга 22 может создавать сопротивление потоку воздуха, в результате чего создается разность давлений на ее сторонах, и выходящий газ претерпевает расширение и охлаждение до паровой фазы, чтобы сформировать вдыхаемые капли аэрозоля.
На Фиг. 5 чертежей также видно, что радиальные входы для воздуха 23 могут быть выполнены в боковых стенках 8 корпуса 9, доходя до второй полости нагрева 17, чтобы позволить воздуху поступать туда и смешиваться с паром V во второй зоне нагрева 16. Это может помочь обеспечить надлежащий баланс вкуса или концентрации созданного аэрозоля и/или пара V. Кроме того, радиальные входы 23 могут быть использованы для баланса потока воздуха в устройстве, чтобы обеспечить желательное сопротивление потоку воздуха или "ощущение затяжки" для пользователя. Это также может помочь охлаждать аэрозоль или пар V перед тем, как он достигнет пользователя через мундштук ингаляторного устройства 1. Следует сказать, что входы для воздуха также могут быть расположены после форсунок 20, например, в паровой камере 21, чтобы балансировать или контролировать поток. Со ссылкой на Фиг. 9, например, можно видеть, что входы для воздуха 23 могут быть выполнены открывающимися радиально в паровую камеру 21 после второй зоны нагрева 16, вместо того (или в дополнение), чтобы прямо проходить во вторую полость нагрева 17.
Следует сказать, что цилиндрический корпусной элемент 7 желательно состоит из керамического материала, который предварительно обработан для изготовления каналов подачи 6, обеспечивающих жидкостное сообщение между подающим резервуаром 4 и второй зоной нагрева 16. Поскольку керамический корпусной элемент 7 также служит опорой для первых и вторых электрических нагревательных элементов 14, 19, электроизоляционные свойства керамического материала должны обеспечивать желательное и надлежащее функционирование системы нагрева 3.
Также следует сказать, что система нагрева 3, показанная в этом варианте осуществления, может быть, по выбору, выполнена в картридже, предназначенном для установки в кожух 2 ингаляторного устройства 1. То есть, корпус 9, включающий подающий резервуар 4 для жидкости L и систему нагрева 3, описанную выше, может быть выполнен как сменный (например, одноразовый) картридж, так что после опустошения подающего резервуара 4 для нагреваемой жидкости L такой картридж может быть удален, и затем сменный картридж может быть установлен в кожух 2 ингаляторного устройства 1 вместо него. Опустошенный картридж затем может быть заправлен жидкостью L для повторного использования или просто утилизирован.
Хотя выше были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, средние специалисты в данной области техники поймут, что существует ряд альтернативных и/или эквивалентных реализаций. Следует понять, что пример варианта осуществления или примеры вариантов осуществления являются только примерами и не предназначены для ограничения объема, применимости или конфигурации каким-либо образом. Скорее, приведенные выше раскрытие и подробное описание дадут специалистам в данной области техники удобную "дорожную карту" для реализации по меньшей мере одного примера варианта осуществления, но при этом понимается, что в функционирование и расположение элементов, описанных в примере варианта осуществления могут быть внесены разные изменения, которые не нарушают объем изобретения, определенный в пунктах прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентах. Говоря в общем, настоящая заявка, как предполагается, охватывает любые переделки или изменения в описанных здесь конкретных вариантах осуществления.
Также следует понять, что в настоящем документе термины "включают", "включающий", "включать", "включая", "содержать", "содержащий", "иметь", "имеющий" и любые их варианты предназначены для понимания во включительном (т.е., неисключительном) смысле, так что процесс, способ, устройство, аппарат или система в настоящем документе не ограничены указанными признаками, деталями, элементами или этапами, а могут включать другие элементы, признаки, детали или этапы, явно не указанные или присущие такому процессу, способу, изделию или аппарату. Кроме того, используемые в англоязычном тексте документа неопределенные артикли должны пониматься как означающие "один или больше", если только явно не указано иное. Более того, термины "первый", "второй", "третий" и т.д. использованы просто как обозначения и не предназначены для введения численных требований или установления определенного порядка важности определяемых ими объектов.