НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ УСТРОЙСТВА, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ, С СОЕДИНИТЕЛЯМИ
HEATER FOR AEROSOL GENERATING DEVICE WITH CONNECTORS

Настоящее изобретение относится к устройствам, генерирующим аэрозоль, и системам, таким как удерживаемые рукой электрически управляемые устройства, генерирующие аэрозоль, и системы. В частности, настоящее изобретение относится к устройствам, генерирующим аэрозоль, и картриджам, выполненным с возможностью соединения с указанными устройствами, при этом картриджи содержат запас субстрата, образующего аэрозоль, и нагреватель.
Известны удерживаемые рукой электрически управляемые системы, генерирующие аэрозоль, которые состоят из части устройства, содержащей батарею и электронную схему управления, и части картриджа, содержащей запас субстрата, образующего аэрозоль, находящегося в части для хранения, и электрически управляемого нагревателя в сборе, выполняющего функции испарителя. Картридж, содержащий как запас субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения, так и испаритель, иногда называют «картомайзером».
Нагреватель в сборе может содержать проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, который находится в контакте с субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения. Проницаемый для текучей среды нагревательный элемент может представлять собой ряд электропроводных нитей, которые образуют сетку. Электропитание подается на сетку для испарения текучей среды, удерживаемой в части для хранения.
В существующих электрически управляемых системах, генерирующих аэрозоль, нагревательные элементы, такие как сетка, конструктивно выполнены так, чтобы иметь сравнительно высокое электрическое сопротивление. Это делается таким образом, чтобы значительная часть электрических потерь в системе происходила на нагревательном элементе. Значительная часть электрических потерь в системе, происходящая на нагревательном элементе, может повысить эффективность схемы и уменьшить нагрев нежелательных областей.
Однако конструирование определенных нагревательных элементов, таких как сетки, для обеспечения относительно высокого электрического сопротивления может быть проблематичным. Например, оно может накладывать ограничения на материал, из которого может быть образован нагревательный элемент. В качестве другого примера, оно может потребовать, чтобы нагревательный элемент имел геометрические параметры, являющиеся трудными или дорогостоящими для получения. В случае нагревательной сетки может потребоваться, чтобы нити сетки имели очень малый диаметр. Это может затруднить изготовление сетки. Это также может сделать сетку структурно хрупкой. Это может также препятствовать конструктивной гибкости сетки.
Следовательно, было бы желательно предоставить усовершенствованную компоновку нагревателя c электрическим питанием для устройства, генерирующего аэрозоль, которая обеспечила бы большую гибкость конструкции и материалов, которые могут быть выбраны для нагревательного элемента.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее: корпус; и блок питания, выполненный с возможностью подачи электропитания на нагревательный элемент посредством трансформатора в сборе внутри корпуса. Трансформатор в сборе содержит: магнитопровод; первичную цепь, содержащую первичную обмотку, проходящую вокруг первой части магнитопровода и электрически соединенную с блоком питания; и вторичную цепь, содержащую вторичную обмотку, индуктивно связанную с первичной обмоткой и проходящую вокруг второй части магнитопровода. Количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Вторичная цепь содержит по меньшей мере два электрических контакта, выполненных с возможностью образования электрического соединения с нагревательным элементом.
Благодаря подаче электропитания на нагревательный элемент посредством трансформатора в сборе внутри корпуса, обеспечивается возможность подачи достаточно высокого тока на нагревательный элемент без значительных потерь, происходящих в другом месте цепи питания. В частности, трансформатор в сборе позволяет относительно низким токам протекать в первичной цепи, тем самым уменьшая потери в проводах указанной цепи. Однако, поскольку количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке, и поскольку первичная обмотка индуктивно связана с вторичной обмоткой, во вторичной цепи может протекать более высокий ток с подведением при этом достаточной мощности к нагревательному элементу. В результате такой компоновки нагревательный элемент может иметь меньшее сопротивление, чем нагревательные элементы в известных устройствах, генерирующих аэрозоль, или системах, без существенной потери эффективности системы. Это обеспечивает большую гибкость в отношении конструкции и материалов, которые могут быть выбраны для нагревательного элемента. Это, в частности, относится к случаю, если нагревательный элемент представляет собой по существу плоский электропроводный и проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, такой как сетка.
Количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Предпочтительно количество витков в первичной обмотке по меньшей мере в 2 раза больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Более предпочтительно количество витков в первичной обмотке по меньшей мере в 4 раза больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Еще более предпочтительно количество витков в первичной обмотке по меньшей мере в 5 раз больше, чем количество витков во вторичной обмотке. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вторичная обмотка состоит из лишь одного витка. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления количество витков в первичной обмотке не более чем в 20 раз больше, чем количество витков во вторичной обмотке.
Настоящее изобретение применимо к устройствам, генерирующим аэрозоль, в которых нагревательный элемент предусмотрен в качестве неотделимой части устройства.
Следовательно, в первой группе вариантов осуществления устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент, и нагревательный элемент постоянно прикреплен к по меньшей мере двум электрическим контактам вторичной цепи. Нагревательный элемент предпочтительно образует электропроводную перемычку между указанными по меньшей мере двумя электрическими контактами для замыкания вторичной цепи. Предпочтительно по меньшей мере два электрических контакта находятся в непосредственном контакте с нагревательным элементом. В таких вариантах осуществления нагревательный элемент образует электропроводную перемычку между по меньшей мере двумя электрическими контактами для замыкания вторичной цепи.
В первой группе вариантов осуществления устройство предпочтительно дополнительно содержит часть для хранения, выполненную с возможностью содержания субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый нагревательный элемент расположен так, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль. Часть для хранения может быть заключена внутри корпуса. Нагревательный элемент может быть заключен внутри корпуса. В первой группе вариантов осуществления часть для хранения может быть выполнена с возможностью повторного наполнения субстратом, образующим аэрозоль. То есть, когда по меньшей мере некоторое количество субстрата, образующего аэрозоль, было испарено нагревательным элементом, часть для хранения может быть повторно заправлена дополнительным количеством субстрата, образующего аэрозоль.
Настоящее изобретение также применимо к устройствам, генерирующим аэрозоль, которые выполнены с возможностью соединения со съемным картриджем, где нагревательный элемент представляет собой часть съемного картриджа.
Следовательно, во второй группе предпочтительных вариантов осуществления корпус содержит первую часть, выполненную с возможностью соединения со съемным картриджем, при этом указанный съемный картридж содержит электрически управляемый нагревательный элемент. В этой группе вариантов осуществления по меньшей мере два электрических контакта выполнены с возможностью образования электрического соединения с нагревательным элементом, когда картридж соединен с устройством, генерирующим аэрозоль. Предпочтительно по меньшей мере часть каждого электрического контакта проходит от первой части корпуса устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно по меньшей мере два электрических контакта выполнены с возможностью непосредственного контакта с нагревательным элементом, когда картридж соединен с устройством. Предпочтительно, когда картридж соединен с устройством, нагревательный элемент образует электропроводную перемычку между по меньшей мере двумя электрическими контактами для замыкания вторичной цепи.
Съемный картридж может содержать часть для хранения, выполненную с возможностью вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Электрически управляемый нагревательный элемент картриджа может быть расположен так, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль.
Соответственно, во второй группе предпочтительных вариантов осуществления, когда субстрат, образующий аэрозоль, был испарен нагревательным элементом картриджа, картридж может быть отсоединен от корпуса устройства, и новый заменяющий картридж может быть соединен с устройством.
Следующие признаки являются предпочтительными как для первой группы вариантов осуществления, так и для второй группы вариантов осуществления, упомянутых выше.
Предпочтительно часть для хранения содержит материал подложки, изготовленный из капиллярной среды для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Фрагмент материала подложки может быть предоставлен по меньшей мере частично в контакте с нагревательным элементом.
Предпочтительно картридж устройства, генерирующего аэрозоль, содержит фрагмент материала для транспортировки, изготовленного из капиллярной среды, для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из фрагмента материала подложки к нагревательному элементу. Фрагмент материала для транспортировки может быть предоставлен в контакте с нагревательным элементом. Предпочтительно фрагмент материала для транспортировки расположен между нагревательным элементом и фрагментом материала подложки. В этом случае материал подложки не находится в непосредственном контакте с нагревательным элементом.
Фрагмент материала для транспортировки может быть изготовлен из материала, способного гарантировать контактирование жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с по меньшей мере частью поверхности нагревательного элемента. Фрагмент материала для транспортировки может находиться в контакте с электропроводными нитями нагревательного элемента. Фрагмент материала для транспортировки может проходить внутрь пустот между нитями. Нагревательный элемент может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь указанных пустот за счет капиллярного действия.
Капиллярный материал представляет собой материал, который активно транспортирует жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может быть ориентирован, непосредственно или опосредованно с помощью другой капиллярной среды, с приведением в контакт с частью для хранения жидкости для передачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, по направлению к нагревательному элементу.
Капиллярный материал может содержать более двух капиллярных материалов, содержащих один или несколько слоев капиллярного материала, находящихся в непосредственном контакте с сеткой, матрицей или тканым полотном из электропроводных нитей нагревательного элемента для способствования образованию аэрозоля.
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 субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу. Альтернативно капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество тонких каналов или трубок, через которые жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может передаваться 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, выполненный, например, из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые 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 субстрат, образующий аэрозоль, имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые делают возможным перемещение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через капиллярную среду за счет капиллярного действия.
Предпочтительно каждый из по меньшей мере двух электрических контактов представляет собой электроконтактную пластину. Электроконтактная пластина предпочтительно является по существу плоской. По существу плоская контактная пластина имеет ширину, длину и толщину. Предпочтительно контактная пластина имеет толщину менее чем 1 миллиметр, более предпочтительно равную примерно 0,5 миллиметра. Предпочтительно контактная пластина имеет переднюю кромку, выполненную с возможностью зацепления с по меньшей мере частью нагревательного элемента и образования электрического соединения с нагревательным элементом. Предпочтительно передняя кромка является удлиненной. Это может быть особенно преимущественным, если нагревательный элемент представляет собой сетку, поскольку удлиненная передняя кромка может способствовать более эффективному распределению тока по нитям сетки.
Предпочтительно каждая контактная пластина имеет заостренную переднюю кромку, выполненную с возможностью образования электрического соединения с нагревательным элементом. Это может быть особенно полезно, если заостренная передняя кромка выполнена с возможностью непосредственного контакта с нагревательным элементом, поскольку заостренная передняя кромка контактной пластины может деформировать часть нагревательного элемента, с которой она контактирует, и, таким образом, образовывать лучшее электрическое соединение с нагревательным элементом. Лучшее электрическое соединение может быть достигнуто вследствие увеличения площади контакта. Это может быть особенно актуальным, если нагревательный элемент представляет собой сетку, такую как сетка, образованная из нержавеющей стали или графита.
Предпочтительно каждый из по меньшей мере двух электрических контактов содержит вольфрам, более предпочтительно каждый из по меньшей мере двух электрических контактов состоит из вольфрама. Вольфрам является особенно износостойким материалом. Следовательно, он может образовывать хорошее электрическое соединение с нагревательным элементом. Это может быть особенно преимущественным в том случае, если нагревательный элемент предусмотрен на съемном картридже, поскольку это гарантирует, что контакт будет менее подвержен повреждению во время повторного прикрепления и удаления картриджа или картриджей. Вольфрам также преимущественно имеет относительно низкое электрическое сопротивление.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере двух электрических взаимно скреплен с корпусом. Предпочтительно, по меньшей мере часть каждого из по меньшей мере двух электрических контактов проходит за пределы наружного корпуса.
Если каждый из по меньшей мере двух электрических контактов представляет собой электроконтактную пластину, предпочтительно вторичная обмотка состоит из одного витка, образованного контактными пластинами, и электрически проводящей дорожки, электрически соединяющей контактные пластины. Дорожка может представлять собой один провод.
Первичная обмотка проходит вокруг первой части магнитопровода, и вторичная обмотка проходит вокруг второй части магнитопровода.
Магнитопровод может быть образован в виде одного элемента или в виде двух более обособленных элементов. Магнитопровод предпочтительно содержит замкнутый магнитный сердечник. Замкнутый магнитный сердечник может иметь полностью тороидальную форму. Альтернативно замкнутый магнитный сердечник может содержать два по существу параллельных стержня, причем каждый конец одного стержня соединен с соответствующим концом другого стержня для образования замкнутой компоновки.
Предпочтительно первая и вторая части магнитопровода расположены соответственно на противоположных сторонах замкнутого магнитного сердечника. Это может улучшить индуктивную связь между первичной обмоткой и вторичной обмоткой.
Магнитопровод предпочтительно содержит ферритовый материал, более предпочтительно состоит из ферритового материала. Подходящие ферритовые материалы включают оксид железа (III) и карбонат бария.
Электрически управляемый нагревательный элемент может иметь ряд различных конфигураций. Например, нагревательный элемент может содержать катушку. Катушка может проходить вокруг фитиля, который выполнен с возможностью транспортировки жидкости из части для хранения, содержащей жидкий субстрат, генерирующий аэрозоль, в местоположение, расположенное смежно с катушкой. Катушка нагревательного элемента может быть использована для испарения транспортируемой жидкости с целью образования аэрозоля.
Предпочтительно, нагревательный элемент представляет собой по существу плоский электропроводный и проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, такой как сетка. Например, нагревательный элемент может представлять собой матрицу нитей, например, расположенных параллельно друг другу.
Предпочтительно электрически управляемый нагревательный элемент содержит магнитный материал. Подходящие магнитные материалы для нагревательного элемента включают ферриты, электротехническую сталь и пермаллой.
Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит блок питания, выполненный с возможностью подачи электропитания на нагревательный элемент посредством трансформатора в сборе. В частности, блок питания электрически соединен с первичной обмоткой. Блок питания может содержать источник питания. Источником питания может быть батарея, такая как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения. Например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.
Предпочтительно блок питания дополнительно содержит схему блока питания, которая электрически соединяет источник питания с первичной обмоткой. Предпочтительно схема блока питания содержит электронную схему управления. Предпочтительно электронная схема управления выполнена с возможностью регулирования подачи питания на первичную обмотку и, следовательно, подачи питания на элемент нагревателя посредством указанного трансформатора в сборе. Питание может подаваться на первичную обмотку непрерывно после активации устройства или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке.
Нагревательный элемент может быть разрезан для обеспечения открытых участков при установке нагревательного элемента поперек первого отверстия крышки. Предпочтительно открытые участки изготавливаются за счет вырезания скошенных вырезов окон с каждой стороны нагревательного элемента. Предпочтительно нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электропроводный нагревательный элемент состоит из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу. Сетка, матрица или тканое 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 конструкцию полотняного переплетения. Предпочтительно нагревательный элемент представляет собой проволочную решетку, выполненную из полосок сетки.
Электропроводные нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от 10 микрометров до 100 микрометров. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкость, предназначенная для испарения, втягивается в эти пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревательным элементом и жидким субстратом, образующим аэрозоль.
Электропроводные нити могут образовывать сетку 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 пустот может составлять от 100 микрометров до 25 микрометров, предпочтительно от 80 микрометров до 70 микрометров, более предпочтительно приблизительно 74 микрометра. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, может составлять от 40 процентов до 90 процентов, предпочтительно от 85 процентов до 80 процентов, более предпочтительно приблизительно 82 процента. По всему данному описанию плотность такой сетки называется «первой плотностью сетки».
Дополнительно сетка может иметь одну или более секций с увеличенной плотностью сетки, называемой «второй плотностью сетки», где пустоты между нитями составляют менее 5 микрометров, предпочтительно менее 2 микрометров и более предпочтительно приблизительно 1 микрометр. Одна или более секций сетки с увеличенной плотностью сетки по всему описанию называются «плотными участками».
Электропроводные нити могут иметь диаметр, составляющий от 8 микрометров до 100 микрометров, предпочтительно от 10 микрометров до 50 микрометров, более предпочтительно от 12 микрометров до 25 микрометров. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь сплющенное поперечное сечение.
Площадь сетки, матрицы или тканого 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 так, чтобы включить нагревательный элемент в удерживаемую рукой систему. Использование размеров сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей, составляющих менее или равных 50 квадратным миллиметрам, снижает величину общей мощности, необходимой для нагрева сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей, при этом все еще обеспечивая достаточный контакт сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Сетка, матрица или тканое полотно из электропроводных нитей может, например, иметь прямоугольную форму и иметь длину от 2 миллиметров до 10 миллиметров и ширину от 2 миллиметров до 10 миллиметров. Предпочтительно сетка имеет размеры приблизительно 5 миллиметров на 3 миллиметра. Сетка или матрица из электропроводных нитей может занимать площадь, составляющую от 30 процентов до 90 процентов открытой площади первого отверстия крышки, поперек которого проходит нагревательный элемент. Предпочтительно, сетка или матрица из электропроводных нитей занимает площадь, составляющую от 50 процентов до 70 процентов открытой площади первого отверстия крышки. Более предпочтительно, сетка или матрица из электропроводных нитей занимает площадь, составляющую от 55 процентов до 65 процентов открытой площади первого отверстия крышки.
Нити нагревательного элемента могут быть образованы из любого материала с подходящими электрическими свойствами. Подходящие материалы включают в себя, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (например, такая, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы.
Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия 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 300 серии, таких как AISI 304, 316, 304L, 316L. Кроме того, электропроводный нагревательный элемент может содержать сочетания вышеописанных материалов. Сочетание материалов может также использоваться для улучшения управления сопротивлением по существу плоского нагревательного элемента. Например, материалы с высоким собственным удельным сопротивлением могут комбинироваться с материалами с низким собственным удельным сопротивлением. Это может обеспечить преимущество в том случае, если один из материалов является более предпочтительным по другим причинам, например, из-за стоимости, обрабатываемости или других физических и химических параметров. Преимущественно по существу плоская компоновка нитей с увеличенным сопротивлением снижает паразитные потери. Преимущественно нагреватели с высоким удельным сопротивлением обеспечивают более эффективное использование энергии батареи.
Предпочтительно нити выполнены из провода. Более предпочтительно провод выполнен из металла, наиболее предпочтительно из нержавеющей стали.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей нагревательного элемента может составлять от 0,1 Ом до 2 Ом. Предпочтительно электрическое сопротивление равно 0,1 Ом и выше. Более предпочтительно электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей составляет от 0,1 Ом до 0,6 Ом и наиболее предпочтительно приблизительно 0,3 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электропроводных нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка превышает электрическое сопротивление электропроводных контактных участков. Это обеспечивает локализацию тепла, сгенерированного посредством прохождения тока через нагревательный элемент, на сетке или матрице из электропроводных нитей. Преимущественно нагревательный элемент имеет низкое общее сопротивление, если питание в систему подается 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 необходимой температуры.
Как указано выше, во второй группе предпочтительных вариантов осуществления первый аспект настоящего изобретения относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему корпус, имеющий первую часть, выполненную с возможностью соединения со съемным картриджем, при этом указанный съемный картридж имеет электрически управляемый нагревательный элемент.
Соответственно, согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, согласно первому аспекту изобретения, и съемный картридж, выполненный с возможностью соединения с первой частью корпуса устройства, генерирующего аэрозоль, причем картридж содержит часть для хранения, содержащую субстрат, образующий аэрозоль, и электрически управляемый нагревательный элемент, расположенный так, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль.
Следует понимать, что предпочтительные признаки, описанные выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы ко второму аспекту настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, где:
на фиг. 1 показано схематическое изображение в поперечном сечении системы, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения и съемный картридж;
на фиг. 2 показан вид в перспективе трансформатора в сборе устройства по фиг. 1; и
на фиг. 3A и фиг. 3B показаны виды в перспективе частей изделия, генерирующего аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 4 показан увеличенный вид передней кромки контактной пластины устройства по фиг. 1.
На фиг. 1 показана система 1, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство 2, генерирующее аэрозоль, и съемный картридж 3, который соединен с устройством 2. Устройство 2 содержит корпус 4. Блок 5 питания и трансформатор 6 в сборе размещены внутри корпуса 4. Блок 5 питания и большая часть трансформатора 6 в сборе не видны на фиг. 1, но лучше всего видны на фиг. 2.
Трансформатор 6 в сборе содержит магнитопровод 61 в виде замкнутого магнитного сердечника. Трансформатор 6 в сборе также содержит первичную цепь, содержащую первичную обмотку 62, проходящую вокруг первой части магнитопровода 61 и электрически соединенную с блоком 5 питания. Трансформатор 6 в сборе также содержит вторичную цепь, содержащую вторичную обмотку 63, индуктивно связанную с первичной обмоткой и проходящую вокруг второй части магнитопровода 61. Количество витков в первичной обмотке 62 больше, чем количество витков во вторичной обмотке 63. В частности, первичная обмотка 62 имеет шесть витков, тогда как вторичная обмотка 63 имеет только один виток. Один виток вторичной обмотки 63 образован двумя контактными пластинами 7 и электропроводной дорожкой (не видна), которая электрически соединяет контактные пластины 7. Дорожка проходит через полый центр замкнутого магнитного сердечника 61.
Как лучше всего видно на фиг. 1, два электрических контакта 7 выполнены с возможностью образования электрического соединения с нагревательным элементом 8, когда картридж 3 соединен с устройством 2. Как лучше всего видно на фиг. 3B, нагревательный элемент 8 предоставлен в виде по существу плоской электропроводной и проницаемой для текучей среды сетки. Изогнутая стрелка на фиг. 3B показывает путь потока воздуха, когда устройство используется. Контактные пластины 7 являются по существу плоскими, и каждая из них содержит продольную переднюю кромку 71, которая входит в зацепление с соответствующей кромкой сетки 8. Сетка 8 расположена смежно с транспортным материалом 9, который выполнен с возможностью переноса жидкого субстрата 11, образующего аэрозоль, из части 10 для хранения картриджа 3 к сетке 8.
При использовании потребитель осуществляет затяжку из мундштучного конца 12 картриджа 3. Это заставляет воздух вытягиваться через впускное отверстие A и проходить мимо сетки 8. Питание на сетку 8 подается блоком 5 питания с переменным током через трансформатор 6 в сборе. Это заставляет сетку 8 нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, который был перенесен на сетку 8 транспортным материалом 9. Затем жидкость испаряется сеткой 8 с образованием аэрозоля, который транспортируется посредством проходящего воздуха вдоль пути потока к выпускному отверстию B на мундштучном конце 12 картриджа 3, в результате чего он доставляется потребителю.
На фиг. 4 показан увеличенный вид части передней кромки одной из контактных пластин 7 по фиг. 1. Как можно видеть на фиг. 4, передняя кромка имеет заостренный кончик 71. Это может помочь пластине 7 образовывать лучший электрический контакт с нагревательной сеткой 8.
Соотношение напряжения и тока в трансформаторе в сборе может быть выражено как:
где:
Vp представляет собой напряжение на первичной стороне трансформатора в сборе;
Vs представляет собой напряжение на вторичной стороне трансформатора в сборе;
Ip представляет собой ток на первичной стороне; Is представляет ток на вторичной стороне;
Np представляет собой число витков первичной обмотки; и
Ns представляет собой число витков вторичной обмотки.
В варианте осуществления по фиг. 1, Np=6 и Ns=1. Это означает, что соотношение может быть выражено как:
Is=6Ip и Vs=Vp/6
Однако, импеданс первичной обмотки как функция вторичной обмотки определяется как:
2
2
Zp=Zs x (Np/Ns) → Zp=Zs x (Np)
Соответственно, импеданс, наблюдаемый на первичной стороне трансформатора в сборе, может быть увеличен пропорционально квадрату количества витков первичной обмотки. Таким образом, в варианте осуществления по фиг. 1 для требуемого вторичного импеданса, составляющего например 0,3 Ом, требуется первичный импеданс, составляющий 10,8 Ом. Это приводит к тому, что для нагрева сетки используется меньший рабочий ток по сравнению с тем, который был бы необходим, если бы сетка работала на постоянном токе. Также могут быть достигнуты меньшие потери вдоль электрических соединений и на контактах.