УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL SUPPLY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам подачи аэрозоля, в частности, к устройствам подачи никотина (например, к электронным сигаретам).
Известный уровень техники
Устройства подачи аэрозоля, в частности, электронные сигареты, как правило, содержат резервуар для исходной жидкости, представляющей собой композицию, обычно, на основе никотина, из которой методом испарения или другим методом формируется аэрозоль. В указанном устройстве подачи аэрозоля предусмотрен аэрозольный источник, который может содержать нагреватель, связанный с резервуаром, вмещающим определенное количество исходной жидкости. Когда пользователь затягивается, устройство включается и приводится в действие нагреватель, обеспечивающий испарение некоторого количества исходной жидкости с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем. Следует отметить, что в указанных устройствах, как правило, имеется одно либо несколько впускных отверстий для воздуха, которые отдалены от мундштука указанного устройства. Когда пользователь делает затяжку, воздух втягивается через впускные отверстия и, обтекая аэрозольный источник, поступает в мундштук. Имеется проточный канал, связывающий аэрозольный источник с отверстием мундштука, таким образом, всасываемый воздух проходит через аэрозольный источник и по проточному каналу поступает в отверстие мундштука, перенося некоторую часть аэрозоля из аэрозольного источника. Несущий аэрозоль воздушный поток выходит из устройства подачи аэрозоля через отверстие мундштука и вдыхается пользователем.
Недостатком устройств подачи аэрозоля описанного выше типа является то, что аэрозоль частично может осаждаться (конденсироваться) на внутренней стенке проточного канала, соединяющего аэрозольный источник с отверстием мундштука. В связи с этим, на стенке проточного канала может образоваться скопление капель жидкой композиции. Указанные капли могут захватываться воздушным потоком, проходящим по проточному каналу, и вместе воздушным потоком втягиваться пользователем в ротовую полость. В результате чего, пользователь может испытывать неудовлетворение, поскольку капли могут иметь неприятный вкус. Указанная проблема, в известной мере, может рассматриваться как подсос капель жидкой композиции в ротовую полость пользователя.
Некоторые вопросы, связанные с конденсацией аэрозоля в ингаляторе, были ранее рассмотрены в патентной заявке США 2011/0226236 [1]. В частности, в патентной заявке США 2011/0226236 [1] предлагаются меры по предотвращению скоплений конденсата в мундштуке, приводящих к необходимости частой замены мундштука. Для решения указанной проблемы в патентной заявке США 2011/0226236 [1] предлагается использовать поглощающее вещество в сочетании с охладителем для захвата и удержания компонентов аэрозоля, которые в противном случае могли бы конденсироваться в мундштуке. Способ, изложенный в патентной заявке США 2011/0226236, имеет недостатки, поскольку основан на использовании относительно сложного двухконтурного электролита, занимающего пространство в ингаляторе.
Исходя из вышеизложенного, существует потребность в устройствах подачи аэрозоля, позволяющих устранить некоторые из рассмотренных выше проблем, связанных с конденсацией аэрозоля.
Раскрытие изобретение
Аспекты некоторых из предлагаемых вариантов осуществления настоящего изобретения относятся к устройству подачи аэрозоля, содержащему аэрозольный источник, преобразующий исходную жидкость, представляющую собой жидкую композицию, в аэрозоль; а также содержащее стенку, формирующую воздушный канал, соединяющий аэрозольный источник с отверстием, через которое пользователь может вдыхать аэрозоль; причем, по меньшей мере, некоторая часть внутренней поверхности стенки воздушного канала обработана для повышения смачиваемости жидкой композицией.
Аспекты некоторых из предлагаемых вариантов осуществления изобретения относятся к способу изготовления устройства подачи аэрозоля, содержащему аэрозольный источник, преобразующий исходную жидкость, представляющую собой жидкую композицию, в аэрозоль; а также содержащее стенку, формирующую воздушный канал, соединяющий аэрозольный источник с отверстием, через которое пользователь может вдыхать аэрозоль; причем способ включает этап обработки, по меньшей мере, некоторой части внутренней поверхности стенки воздушного канала.
Аспекты некоторых из предлагаемых вариантов осуществления изобретения относятся к установке для изготовления стенки воздушного канала в устройстве подачи аэрозоля, содержащем аэрозольный источник, преобразующий исходную жидкость, представляющую собой жидкую композицию, в аэрозоль; а также содержащем стенку, формирующую воздушный канал, соединяющий аэрозольный источник с отверстием, через которое пользователь может вдыхать аэрозоль, причем установка содержит приспособление для обработки, по меньшей мере, некоторой части внутренней поверхности стенки воздушного канала для повышения смачиваемости жидкой композицией.
Настоящее изобретение не ограничивается раскрываемыми ниже конкретными вариантами его осуществления, однако техническое решение, описанное в настоящем документе, включает в себя и допускает любые подходящие комбинации признаков, представленных в настоящем документе. Например, может быть создано электронное устройство подачи аэрозоля, в соответствии с описанным в настоящем документе техническим решением, которое включает согласно требованиям любой или несколько из разнообразных признаков, описанных ниже.
Краткое описание чертежей
Разные варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, исключительно с иллюстративной целью.
Фиг. 1 – схематичное изображение устройства подачи аэрозоля (в разобранном виде), в частности, электронной сигареты, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 2 – схематичное изображение участка основного корпуса электронной сигареты, представленной на фиг. 1, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 3 – схематичное изображение участка аэрозольного источника электронной сигареты, представленной на фиг. 1, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 4 – схематичное изображение, иллюстрирующее определенные особенности одного конца основного корпуса электронной сигареты, представленной на фиг. 1, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 5А–5С – схематичные изображения компонентов устройства подачи аэрозоля согласно некоторым из других вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 6 – блок-схема, иллюстрирующая этапы способа изготовления устройства подачи аэрозоля, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 7 – схематичное изображение установки для изготовления устройства подачи аэрозоля согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
В настоящем документе рассматриваются/описываются аспекты и признаки определенных примеров и вариантов осуществления изобретения. Отдельные аспекты и признаки определенных примеров и вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы обычным способом и для краткости изложения не рассматриваются/не описываются подробно. Таким образом, следует понимать, что подробно не описанные аспекты и признаки как устройства, так и способов, раскрытых в настоящем документе, могут быть осуществлены с использованием любых традиционных технологий.
Как описано выше, настоящее изобретение относится к устройству подачи аэрозоля, в частности, к электронной сигарете. В последующем описании иногда используется термин «электронная сигарета»; однако, указанный термин может использоваться наряду с термином «устройство подачи аэрозоля (пара)».
На фиг. 1 представлено схематичное изображение (не в масштабе) устройства подачи аэрозоля/пара, а именно, электронной сигареты 10, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения. Электронная сигарета конфигурирована в виде цилиндра, продолжающегося вдоль продольной оси, показанной пунктирной линией LA, и содержит два основных компонента, а именно, корпус 20 и картомайзер 30. Картомайзер содержит внутреннюю камеру, содержащую резервуар для исходной жидкости, представляющей собой жидкую композицию, преобразуемую в аэрозоль, содержащий, к примеру, никотин, и содержит аэрозольный генератор. Исходную жидкость и аэрозольный генератор в совокупности можно назвать аэрозольным источником. Картомайзер 30, к тому же, содержит мундштук 35, имеющий отверстие, через которое пользователь может вдыхать аэрозоль, формируемый аэрозольным источником. Исходная жидкость может быть исходной жидкостью обычного типа, используемой в сигаретах, например, содержащей около 3% никотина и 50% глицерина, и остальное, включающее примерно равные количества воды и пропиленгликоля, и, возможно, другие компоненты, такие как ароматизаторы. Резервуар для исходной жидкости может содержать пенистый материал или любую другую структуру внутри корпуса для сохранения исходной жидкости в жидком состоянии до ее доставки в аэрозольный генератор/испаритель. Аэрозольный генератор содержит нагреватель, обеспечивающий испарение исходной жидкости, представляющей собой жидкую композицию, с образованием аэрозоля. Аэрозольный генератор может дополнительно содержать фитиль или аналогичное средство для подачи небольшого количества исходной жидкости из резервуара в область нагрева или область, примыкающую к нагревателю.
Корпус 20 содержит перезаряжаемый элемент или батарею для электропитания электронной сигареты 10 и печатную плату для управления электронной сигаретой. В процессе использования устройства нагреватель получает регулируемое печатной платой электропитание от батареи и обеспечивает испарение исходной жидкости в области нагрева для формирования аэрозоля, который пользователь вдыхает через отверстие мундштука. Когда пользователь делает затяжку через мундштук, аэрозоль переносится от аэрозольного источника к мундштуку по воздушному каналу, который соединяет аэрозольный источник с отверстием мундштука.
В представленном конкретном примере корпус 20 и картомайзер 30 приспособлены для разъединения в направлении, параллельном продольной оси LA, как показано на фиг. 1, а в процессе использования устройства 10 соединены посредством разъема, элементы которого 25А и 25В обеспечивают механическое и электрическое соединение корпуса 20 с картомайзером 30 и схематично показаны на фиг. 1. Элемент электрического разъема на корпусе 20, который используется для соединения с картомайзером, кроме того, служит гнездом для подключения зарядного устройства (не показано), когда корпус отсоединен от картомайзера 30. Другой конец зарядного устройства может быть подключен к внешнему источнику электропитания, например, через разъем USB для зарядки или перезарядки элемента/батареи, установленной в корпусе электронной сигареты. В других вариантах осуществления изобретения может быть предусмотрен кабель для непосредственного соединения электрического элемента разъема на корпусе с внешним источником питания.
Электронная сигарета 10 снабжена одним или несколькими входными отверстиями (не показано на фиг. 1) для воздуха. Указанные отверстия соединены с воздушным каналом, проходящим через электронную сигарету 10 к мундштуку 35. Воздушный канал содержит область, окружающую аэрозольный источник, и секцию, соединяющую аэрозольный источник с отверстием в мундштуке.
Когда пользователь затягивается через мундштук 35, воздух втягивается в указанный воздушный канал через одно или несколько входных отверстий для воздуха, которые соответствующим образом расположены на наружной стороне электронной сигареты. Когда создается воздушный поток и датчик давления определяет изменение давления, соответственно, приводится в действие нагреватель, обеспечивающий испарение некоторой части исходной жидкости для формирования аэрозоля. Воздушный поток, проходящий по воздушному каналу, объединяется с аэрозолем в области, окружающей аэрозольный источник, и образовавшаяся смесь воздушного потока и аэрозоля затем перемещается по воздушному каналу, соединяющему аэрозольный источник с мундштуком 35, и вдыхается пользователем. При истощении подачи исходной жидкости картомайзер 30 может быть отделен от корпуса 20 и утилизирован (и заменен другим картомайзером по желанию). Альтернативно, могут использоваться многоразовые картомайзеры.
Следует принять во внимание, что электронная сигарета 10, показанная на фиг. 1, представлена в качестве примера, при этом могут быть реализованы другие варианты ее осуществления. Например, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения картомайзер 30 может быть сформирован из двух отдельных компонентов, а именно, из картриджа, содержащего резервуар для исходной жидкости и мундштука (который может быть заменен, когда исчерпана исходная жидкость в резервуаре), и испарителя/аэрозольного генератора, содержащего нагреватель (который, как правило, не подлежит замене). Как вариант, зарядное средство может подключаться к дополнительным или альтернативным источникам питания, например, к автомобильному прикуривателю.
На фиг. 2 показано схематичное (упрощенное) изображение корпуса 20 электронной сигареты, представленной на фиг. 1. Фиг. 2 в целом может рассматриваться как поперечное сечение электронной сигареты в плоскости, проходящей через продольную ось LA электронной сигареты. Следует отметить, что различные компоненты и детали корпуса, в частности, провода и более сложные элементы, на фиг. 2 не показаны, чтобы не загромождать чертеж.
Как показано на фиг. 2, корпус 20 содержит батарею или элемент 210 для питания электронной сигареты 10, а также микросхему, например, специализированную интегральную схему (ASIC) или микроконтроллер для управления электронной сигаретой 10. Специализированная интегральная схема могут быть расположена вблизи или на конце батареи 210. Специализированная интегральная схема закреплена на сенсорном модуле 215 для обнаружения затяжки, осуществляемой пользователем через мундштук 35 (или в качестве альтернативы сенсорный модуль 215 может быть предусмотрен на самой специализированной интегральной схеме). При обнаружении затяжки специализированная интегральная схема обеспечивает подачу электропитания от батареи или элемента 210 к нагревателю в картомайзере для испарения исходной жидкости с образованием аэрозоля, вводимого в поток воздуха, который вдыхает пользователь.
Корпус, кроме того, содержит колпачок 225 для герметизации и защиты дальнего (дистального) конца электронной сигареты. Имеется входное отверстие для воздуха, предусмотренное в или рядом с колпачком 225, чтобы воздух мог проникать в корпус, обтекая сенсорный модуль 215, когда пользователь осуществляет затяжку через мундштук 35. Таким образом, в связи с прохождением потока воздуха сенсорный модуль 215 обнаруживает затяжку, осуществляемую пользователем, и активирует элемент аэрозольного генератора электронной сигареты.
На противоположном от колпачка 225 конце корпуса 20 имеется элемент 25В разъема для соединения корпуса 20 с картомайзером 30. Элемент 25В разъема обеспечивает механическое и электрическое соединение корпуса 20 с картомайзером 30. Элемент 25В разъема имеет корпус 240, который является металлическим (имеет серебряное покрытие в некоторых вариантах осуществления изобретения) и служит в качестве одной клеммы (положительной или отрицательной) для электрического соединения с картомайзером 30. Элемент 25В разъема, к тому же, содержит электрический контакт 250, служащий второй клеммой для электрического соединения с картомайзером 30 и имеющей противоположную полярность относительно первой клеммы, а именно, корпуса 240 элемента разъема. Электрический контакт 250 смонтирован на спиральной пружине 255. При креплении корпуса 20 к картомайзеру 30 элемент 25А разъема, предусмотренный на картомайзере, оказывает давление на электрический контакт 250, в результате чего, пружина сжимается в осевом направлении, то есть в направлении, параллельном (согласующемся с) продольной оси LA. С учетом упругой природы пружины 255, указанное сжатие вызывает расширение пружины 255, при этом под действием оказываемого давления электрический контакт 250 плотно прилегает к элементу 25А разъема, благодаря чему, обеспечивается хорошее электрическое соединение корпуса 20 с картомайзером 30. Корпус 240 элемента разъема и электрический контакт 250 отделены друг от друга посредством опоры 260, выполненной из диэлектрика (например, пластического материала) для обеспечения хорошей изоляции между двумя электрическими клеммами. Опора 260 имеет конфигурацию, способствующую механическому сцеплению элементов 25А и 25В разъема.
На фиг. 3 показано схематичное изображение картомайзера 30 электронной сигареты, представленной на фиг. 1, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Фиг. 3 в целом может рассматриваться как поперечное сечение электронной сигареты в плоскости, проходящей через продольную ось LA электронной сигареты. Следует отметить, что различные компоненты и детали корпуса, в частности, провода и более сложные элементы, на фиг. 3 не показаны, чтобы не загромождать чертеж.
Картомайзер 30 содержит воздушный канал 355, проходящий от мундштука 35 вдоль центральной (продольной) оси картомайзера 30 к элементу 25А разъема, обеспечивающему подсоединение картомайзера к корпусу 20.
Резервуар 360 для исходной жидкости окружает воздушный канал 335. Указанный резервуар 360 может содержать хлопковый или пенистый материал, пропитанный исходной жидкостью. Картомайзер содержит нагреватель 365, обеспечивающий нагрев исходной жидкости в резервуаре 360 для образования аэрозоля, проходящего через воздушный канал 355 и через отверстие 369 в мундштук 35 при осуществлении затяжки пользователем электронной сигареты 10. Нагреватель снабжается энергией по проводам 366 и 367, которые в свою очередь соединены с противоположными полюсами (положительным и отрицательным или наоборот) батареи 210 через элемент 25А разъема (детали схемы между силовыми проводами 366 и 367 и элементом 25А разъема на фиг. 3 не показаны).
Секция воздушного канала 355 между нагревателем 365 и отверстием 369 мундштука образует проход для воздуха, насыщенного аэрозолем во время использования электронной сигареты. Указанный проход ограничивается стенкой воздушного канала, которая в рассматриваемом примере содержит первый участок 368 и второй участок 370. Первый участок 368 стенки воздушного канала образует внутреннюю стенку резервуара 360 для исходной жидкости, окружающего воздушный канал, а второй участок 368 образует внутреннюю поверхность мундштука 35, окружающего воздушный канал. Как будет объясняться ниже, один из важных аспектов электронной сигареты, согласно некоторым из вариантов осуществления изобретения, состоит в том, что, по меньшей мере, некоторая часть поверхности внутренней стенки 368; 370, ограничивающей воздушный канал, соединяющий аэрозольный источник 360; 365 с отверстием мундштука, обработана для повышения смачиваемости жидкой композицией, из которой формируется аэрозоль.
Элемент 25А разъема содержит внутренний электрод 375, который может иметь серебреное покрытие или покрытие из какого-либо другого подходящего металла. Когда картомайзер 30 соединяют с корпусом 20, внутренний электрод 375 контактирует с электрическим контактом 250 корпуса 20, обеспечивая, таким образом, первую электрическую цепь между картомайзером и корпусом. Когда указанные элементы 25А и 25В разъема сцепляются, внутренний электрод 375 оказывает давление на электрический контакт 250, в результате чего пружина 255 сжимается, обеспечивая хороший электрический контакт между внутренним электродом 375 и электрическим контактом 250.
Внутренний электрод 375 окружен изолирующим кольцом 372, которое может быть изготовлено из пластического материала, резины, кремнийорганического материала или любого другого подходящего материала. Изолирующее кольцо окружает соединительный элемент 370 картомайзера, на который может быть нанесено серебряное покрытие, или который может быть изготовлен из какого-либо другого подходящего металла или проводящего материала. Когда картомайзер 30 соединяют с корпусом 20, соединительный элемент 370 картомайзера вступает в контакт с корпусом 240 элемента разъема, обеспечивая, таким образом, вторую электрическую цепь между картомайзером и корпусом 20. Другими словами, внутренний электрод 375 и соединительный элемент 370 картомайзера служат в качестве положительного и отрицательного полюсов (или наоборот) для подачи питания от батареи 210, установленной в корпусе, к нагревателю 365, расположенному в картомайзере, по соответствующим силовым проводам 366 и 367.
Соединительный элемент 370 картомайзера снабжен двумя выступами или лапками 380A, 380B, которые продолжаются в противоположных направлениях от продольной оси электронной сигареты. Указанные лапки образуют штыковое соединение с корпусом 240 элемента разъема для подсоединения картомайзера 30 к корпусу 20. Указанное штыковое соединение обеспечивает безопасное и надежное соединение картомайзера 30 с корпусом 20, благодаря чему, картомайзер и корпус удерживаются в фиксированном положении относительно друг друга без смещения или прогиба, при этом весьма мала вероятность случайного их разъединения. Наряду с этим, штыковое соединение обеспечивает простое и быстрое соединение путем вставки с последующим поворотом и разъединение путем вращения (в обратном направлении) с последующим извлечением. Следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения могут использоваться другие типы соединения корпуса 20 с картомайзером 30, например, защелкивающееся соединение или винтовое соединение.
На фиг. 4 показано схематичное изображение отдельных деталей элемента 25В разъема на конце корпуса 20 согласно некоторым вариантам осуществления изобретения (чтобы не загромождать чертеж, не изображена большая часть внутренней структуры соединения, показанной на фиг. 2, в частности, опора 260). На фиг. 4 показан наружный кожух 201 корпуса 20, который в целом имеет вид цилиндрической трубки. Указанный наружный кожух 201 может содержать, например, внутреннюю трубку из металла с наружным покрытием из бумаги или подобного материала.
Корпус 240 элемента разъема продолжается от указанного наружного кожуха 201 корпуса 20. Указанный корпус, как показано на фиг. 4, содержит два основных участка, а именно, стержневой участок 241 в виде полой цилиндрической трубки, размер которой позволяет ей вмещаться в полость наружного кожуха 201 корпуса 20, и выступающий участок 242, который продолжается в радиальном направлении от основной продольной оси (LA) электронной сигареты. Вокруг стержневого участка 241 корпуса 240 элемента разъема, где стержневой участок не перекрывается наружным кожухом 201, расположена втулка или рукав 290, который также имеет вид цилиндрической трубки. Втулка 290 удерживается между выступающим участком 242 корпуса 240 элемента разъема и наружным кожухом 201 корпуса, которые совместно препятствуют перемещению втулки 290 в осевом направлении (то есть параллельно оси LA). Тем не менее, втулка 290 может свободно вращаться вокруг стержневого участка 241 (а, следовательно, и оси LA).
Как уже упоминалось выше, колпачок 225 имеет входное отверстие для воздуха, который обтекает датчик 215, когда пользователь осуществляет затяжку через мундштук 35. Тем не менее, большая часть воздуха, который поступает в устройство, когда пользователь осуществляет затяжку, проходит через втулку 290 и корпус 240 элемента разъема, как показано двумя стрелками на фиг. 4.
Как уже обсуждалось выше, некоторая часть аэрозоля, проходящего по воздушному каналу 355, может во время использования электронной сигареты конденсироваться на внутренней поверхности стенки 368, 370, ограничивающей воздушный канал. В обычной электронной сигарете указанный конденсат аэрозоля может скапливаться на стенке воздушной камеры с образованием капель, которые, как установил изобретатель, могут захватываться потоком воздуха, проходящим по воздушному каналу наружу через отверстие мундштука 369, и поступать в ротовую полость пользователя, создавая неприятный привкус.
С целью уменьшения указанной проблемы, по меньшей мере, некоторую часть поверхности внутренней стенки 368; 370, ограничивающей воздушный канал, соединяющий аэрозольный источник 360; 365 с отверстием 369 мундштука, обрабатывают с целью повышения смачиваемости жидкой композицией, из которой формируется аэрозоль. Таким образом, согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления изобретения, устройство подачи аэрозоля (электронная сигарета) может быть обычным, однако отличается тем, что поверхность стенки(стенок) воздушного канала, соединяющего аэрозольный источник с мундштуком, обработана с целью повышения смачиваемости указанных стенок жидкой композицией, содержащей аэрозоль.
В результате того, что повышена смачиваемость стенок воздушного канала, жидкая композиция, конденсирующаяся из аэрозоля на стенках воздушного канала, распространяется с образованием пленки (в связи с относительно низким краевым углом смачивания), а не образует капли (в связи с относительно высоким краевым углом смачивания). Таким образом, уменьшается вероятность осаждения на стенках воздушного канала жидкой композиции, увлекаемой (то есть, захватываемой) воздухом, втягиваемым через воздушный канал, когда пользователь делает затяжку при использовании устройства подачи аэрозоля. Точнее говоря, повышение смачиваемости стенок приводит к уменьшению краевого угла смачивания жидкой композицией из аэрозоля, конденсирующегося на стенках воздушного канала, в результате чего уменьшается вероятность отделения жидкой композиции от стенки воздушного канала и поступления в поток воздуха, чем это было бы в противном случае (то есть без обработки поверхности для повышения смачиваемости, по меньшей мере, некоторой части внутренней поверхности, ограничивающей воздушный канал).
Существует целый ряд всевозможных способов обработки поверхности, которые могут быть применены (по меньшей мере, на некоторой части поверхности) с целью повышения смачиваемости жидкой композицией внутренней стенки воздушного канала. Согласно одному примеру, с целью повышения смачиваемости выполняется обработка поверхности, представляющая собой нанесение плазменного покрытия по обычной технологии. Согласно другому примеру, структура основного материала стенки, с точки зрения производственных затрат и простоты изготовления, в частности, хорошо подходит для формирования воздушного канала, однако, смачиваемость жидкой композицией является относительно низкой (в связи с высоким краевым углом смачивания/низкой адгезией). В таком случае обработка поверхности с целью повышения смачиваемости может представлять собой нанесение на основной материал стенки покрытия, которое имеет более высокую смачиваемость жидкой композицией, (низкий краевой угол смачивания/более высокую адгезию), сравнительно с основным материалом стенки. Например, покрытие может содержать материал, имеющий относительно высокую свободную поверхностную энергию по сравнению с основным материалом стенки.
Следует отметить, что на фиг. 1–4 в качестве примера показана электронная сигарета, в которой с целью повышения смачиваемости, по меньшей мере, некоторой части внутренней поверхности воздушного канала, соединяющего аэрозольный источник с мундштуком, выполнена обработка, представляющая собой текстурирование поверхности. Характер текстурирования поверхности, например, касательно рисунка текстуры для обеспечения повышенных характеристик смачиваемости может быть выбран по физической шкале в соответствии с установленными принципами влияния текстуры поверхности на смачиваемость. Существует множество разных способов текстурирования поверхности. Как вариант, текстурирование стенки воздушного канала может быть обеспечено созданием шероховатости поверхности с помощью абразивной обработки соответствующей поверхности стенки воздушного канала, например, путем натирания абразивным элементом. Однако, более подходящим методом в серийном производстве является текстурирование поверхности в процессе формования соответствующих деталей устройства подачи аэрозоля (то есть деталей, определяющих стенки воздушного канала), точнее, в процессе их изготовления. Соответствующие детали устройства подачи аэрозоля, формирующие стенки воздушного канала, как правило, изготавливают в процессе литья из пластического материала, и, следовательно, текстура поверхности может быть легко выполнена с помощью пресс-формы, имеющей соответствующую текстурированную поверхность. Преимущество указанного подхода состоит в том, что для его осуществления требуются относительно небольшие изменения в существующем производственном оборудовании и в способах изготовления соответствующих компонентов систем подачи аэрозоля. Следует отметить, что после выполнения требуемых изменений (в частности, после выполнения необходимого текстурирования поверхности соответствующих деталей формовочного оборудования) количество этапов производственного процесса изготовления каждой отдельной системы подачи аэрозоля не изменяется, а также способ обработки компонентов систем подачи аэрозоля в процессе производства не отличается от применяемого в производстве традиционных систем подачи аэрозоля.
Свойства конкретной текстуры поверхности, например, в отношении характерного пространственного масштаба для текстурированных структур, в некоторых случаях могут быть определены эмпирически. Например, может быть измерена смачиваемость жидкой композицией нескольких образцов материала с разными характеристиками текстуры поверхности, из которого изготавливают соответствующую часть стенки воздушного канала. Затем из числа испытуемых образцов, с учетом определенных характеристик смачиваемости жидкой композицией, может быть выбрана структура с характеристиками, отвечающими требованиям. В качестве конкретного примера, в некоторых вариантах осуществления изобретения поверхность может иметь шероховатость в размере около, или, по меньшей мере, соответствующую N10, N11 или N12 (согласно Стандарту ISO1312). Тем не менее, согласно другим вариантам осуществления изобретения, поверхность/текстура может иметь другую степень шероховатости, например, около, или, по меньшей мере, N1, N2 или N3.
Аналогичный эмпирический подход для установления соответствующих характеристик поверхности может быть подобным образом применим при использовании других методов повышения смачиваемости поверхности, например, при обработке поверхности посредством нанесения покрытия.
Подход, состоящий в применении обработки поверхности для улучшения смачиваемости поверхности стенки воздушного канала устройства подачи аэрозоля, с целью уменьшения утечки в мундштуке, был описан выше касательно схематично представленной электронной сигареты. Однако следует отметить, что указанные принципы могут быть применены для осуществления устройств подачи аэрозоля (электронных сигарет) различных типов, независимо от используемой технологии (например, с точки зрения технологии формирования аэрозоля) и других аспектов конструкции (например, с точки зрения общего размера и конфигурации), лежащих в основе устройств подачи аэрозоля.
На фиг. 5А – 5С схематично представлены в перспективе некоторые из описываемых компонентов устройства 500 подачи аэрозоля, осуществленные согласно некоторым их других вариантов осуществления изобретения. В частности, на фиг. 5А схематично представлен первый компонент 502, содержащий аэрозольный источник, а на фиг. 5В схематично представлен второй компонент 510, содержащий участок кожуха устройства 500 подачи аэрозоля. Указанные два компонента устройства 500 подачи аэрозоля показаны отдельно на фиг. 5А и 5В для упрощения чертежа, однако при использовании устройства указанные два компонента смонтированы вместе, как схематично показано на фиг. 5С. В собранном состоянии устройства подачи аэрозоля описываемой конструкции компонент 502 аэрозольного источника установлен внутри компонента 510 кожуха. Следует отметить, что устройство 500 подачи аэрозоля согласно настоящему изобретению может характеризоваться всевозможными другими признаками, например, источник питания, который не показан на фиг. 5А – 5С, может быть иным. Всевозможные другие признаки устройства подачи аэрозоля могут быть обеспечены стандартными способами. В общем, следует отметить, что аспекты и признаки систем подачи аэрозоля, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в соответствии с любыми известными технологиями, наряду с модифицированными согласно вариантам осуществления изобретения, описанным в настоящем документе.
Компонент 502 аэрозольного источника содержит корпус 506 резервуара, содержащего исходную жидкость, представляющую собой жидкую композицию, из которой формируется аэрозоль, а также содержит аэрозольный генератор 504, в котором используется, например, нагреватель. Исходная жидкость и аэрозольный генератор 504 могут быть стандартными. Корпус 506 резервуара, как правило, конфигурирован в виде цилиндра, имеющего плоский участок 508, который продолжается в продольном направлении цилиндра от одного до другого торца. Корпус резервуара 506 может быть выполнен стандартным способом, например, посредством формования пластического материала.
Компонент 510 кожуха является, как правило, трубчатым и осесимметричным. Компонент 510 кожуха содержит основной участок 512 кожуха и участок 514 мундштука. Они могут быть сформированы по отдельности или как единое целое. Основной участок 512 кожуха и участок 514 мундштука могут быть выполнены обычными способами, например, прессованием деталей из алюминия или формованием деталей из пластического материала. Компонент 512 основного кожуха содержит в основном цилиндрическую трубку, имеющую внутренний размер, согласующийся с наружным размером компонента 502 аэрозольного источника. Таким образом, компонент 502 аэрозольного источника способен вмещаться в компонент 510 кожуха, плотно прилегая к нему, как схематично представлено на фиг. 5С. Следует отметить, что компонент 510 кожуха, в общем, продолжается на большее расстояние, чем показано на фиг. 5С, вмещая аэрозольный генератор 504 целиком. Участок 514 мундштука сформирован таким образом, чтобы создавался переход от конфигурации основного кожуха к конфигурации, которая является эргономичной для захвата губами пользователя во время использованияустройства. На конце участка 514 мундштука имеется отверстие 516, через которое пользователь может втягивать аэрозоль, сформированный аэрозольным источником.
Как схематично показано на фиг. 5С, плоский участок 508 создает зазор между наружной стенкой корпуса 506 резервуара и внутренней стенкой компонента 510 кожуха, когда компонент 502 аэрозольного источника введен в компонент 510 кожуха. Образованный зазор между первым компонентом 502 и вторым компонентом 510 устройства 500 подачи аэрозоля определяет часть воздушного канала 520, соединяющего область аэрозольного генератора 504 с отверстием 516. Другие участки воздушного канала определяются внутренним пространством части корпуса 510, которая не окружает компонент 502 аэрозольного источника, а прилегает к мундштуку 514 и сопрягается с наружной поверхностью мундштука 514, вообще говоря, в указанных областях могут быть дополнительные конструктивные элементы, определяющие воздушный канал 520 устройства подачи аэрозоля. Например, для управления воздушным потоком в соответствии с существующими технологиями, могут быть предусмотрены дроссели и/или дефлекторы, и/или тупики.
Принцип работы устройства 500 подачи аэрозоля, схематично представленного на фиг. 5A – 5C, в общем, аналогичен принципу работы описанного выше устройства подачи аэрозоля, представленного на фиг. 1 – 4. Конкретнее говоря, использующий устройство пользователь затягивается через мундштук 514, в результате чего воздух втягивается внутрь устройства 500 подачи аэрозоля через впускные отверстия, предусмотренные в дальнем конце устройства подачи аэрозоля (не показано на чертежах). Контроллер устройства подачи аэрозоля приспособлен обнаруживать втягивание воздуха, например, по изменению давления, и, соответственно, предназначен активировать аэрозольный генератор 504. Таким образом, из исходной жидкости, которая содержится в корпусе 506 резервуара и представляет собой жидкую композицию, формируется аэрозоль в области аэрозольного генератора 504. Когда воздух втягивается через систему подачи аэрозоля, он проходит область аэрозольного генератора 504 и переносит некоторое количество аэрозоля по воздушному каналу 520 к отверстию 516 в мундштуке 514.
С целью повышения смачиваемости поверхности воздушного канала жидкой композицией, по меньшей мере, некоторая часть внутренней стенки воздушного канала 520 может быть обработана способом, аналогичным способу, описанному выше. В частности, согласно описанному примеру осуществления изобретения, на плоском участке 508 первого компонента 502 и на определенной части внутренней поверхности компонента 510 кожуха, ограничивающей совместно с плоским участком 508 воздушный канал 520, выполняют текстурирование для повышения смачиваемости указанных поверхностей жидкой композицией в соответствии с принципами, описанными выше (на фиг. 5А и 5С схематично показана текстура на плоском участке 508). Эффект, достигаемый текстурированием, состоит в уменьшении вероятности того, что жидкая композиция, которая конденсируется на поверхности воздушного канала 520, захватывается воздухом, втягиваемым через воздушный канал, и поступает в ротовую полость пользователя через отверстие 516. Следует отметить, что с целью повышения смачиваемости можно выполнить обработку поверхности других внутренних стенок воздушного канала, например, в мундштуке 514, вместо указанных участков или в дополнение к ним.
Согласно одному из примеров осуществления изобретения с целью повышения смачиваемости может быть выполнена относительно одинаковая обработка участков поверхности в поперечном направлении. Тем не менее, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения может быть выполнена разная обработка участков поверхности стенки воздушного канала в поперечном направлении, чтобы получить участки с разной смачиваемостью жидкой композицией. Например, можно создать текстуру поверхности (или применить другую обработку поверхности) в первой области, которая обеспечивает более высокую смачиваемость, чем текстура поверхности (поверхность, подвергнутая другой обработке) во второй области, которая примыкает к первой области, в результате чего, жидкая композиция может вытекать из пространства между указанными двумя областями. Более высокая смачиваемость первой области способствует втягиванию в указанную область жидкой композиции, которая конденсируется во второй области. Таким образом, если вторая область расположена ближе, чем первая область, к отверстию, через которое пользователь втягивает аэрозоль, этот подход может способствовать отводу конденсата жидкой композиции от конца устройства подачи аэрозоля, через который пользователь осуществляет затяжку. В результате чего, еще более снижается вероятность захвата потоком воздуха жидкой композиции, которая конденсируется на стенке воздушного канала, и последующего втягивания в ротовую полость пользователя.
Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, конденсирующаяся на внутренней стенке воздушного канала жидкая композиция принудительно покидает воздушный канал. В устройстве подачи аэрозоля с наружной стороны воздушного канала, к примеру, может быть предусмотрена накопительная (удерживающая) поверхность, которая находится во флюидной связи с воздушным каналом. Например, накопительная поверхность может представлять собой узкую выемку в стенке воздушного канала, продолжающуюся от указанного канала. Таким образом, жидкая композиция, конденсирующаяся на стенке воздушного канала, может под действием капиллярных сил втягиваться в выемку и, следовательно, выходить из воздушного канала наружу.
Граница раздела между корпусом 506 резервуара и внутренней поверхностью кожуха 510, которые схематично представлены на фиг. 5С, находящаяся в области, примыкающей к воздушному каналу 520 (то есть в непосредственной близости от криволинейной поверхности корпуса 506 резервуара, которая примыкает к плоскому участку 508), в качестве примера, может выполнять накопительную функцию. То есть, жидкий конденсат, скопившийся на плоском участке 508 воздушного канала 520, или на другой внутренней поверхности кожуха 510, обращенной к плоскому участку 508, под действием капиллярных сил может втягиваться в зазор между криволинейной поверхностью корпуса 506 резервуара и компонентом 510 кожуха, как схематично представлено на фиг. 5С серией стрелок, направленных в сторону от воздушного канала. Чтобы усилить указанный эффект, области одной или другой либо обеих поверхностей, определяющих зазор, вблизи воздушного канала можно подвергнуть обработке, например, выполнить текстурирование поверхности для облегчения стекания жидкой композиции от стенки воздушного канала к границе раздела под действием капиллярных сил. Например, как показано на фиг. 5A – 5C, на участках наружной поверхности компонента 506 резервуара и внутренней поверхности компонента 510 кожуха, которые находятся вне воздушного канала 520, может быть выполнена обработка поверхности, например, текстурирование поверхности, такое же, или аналогичное выполненному в областях указанных поверхностей, определяющих воздушный канал 520. Кроме того, обработка поверхностей, образующих зазор, примыкающий к воздушному каналу, может обеспечить повышение смачиваемости на большое расстояние от воздушного канала для дополнительного облегчения втягивания жидкой композиции в зазор, при этом остается место для жидкой композиции, втягиваемой в зазор.
Выше были описаны примеры устройств подачи аэрозоля, которые путем повышения смачиваемости поверхности воздушного канала способны смягчить проблемы, касающиеся подсоса капель жидкой композиции в ротовую полость пользователя. Согласно другим вариантам осуществления изобретения предлагаются способы и установки для изготовления указанных устройств подачи аэрозоля.
На фиг. 6 схематично представлены некоторые этапы способа изготовления устройства подачи аэрозоля согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Технологический процесс начинается на этапе S1. На этапе S2 формируют компонент стенки воздушного канала (или компоненты). Как правило, компонент(ы) стенки воздушного канала изготавливают по обычной технологии, например, посредством формования или экструзии, с учетом конкретной конструкции изготавливаемого устройства подачи аэрозоля. Таким образом, касательно примера устройства подачи аэрозоля, представленного на фиг. 5А – 5С, этап S2 может включать процесс формирования части корпуса 506 резервуара компонента 502 аэрозольного источника и/или компонента 510 кожуха и/или других деталей устройства подачи аэрозоля, используемых для формирования воздушного канала, поверхность которых подвергается обработке. На этапе S3 выполняют соответствующую обработку поверхности стенки компонента(ов) воздушного канала, сформированных на этапе S2. Следует отметить, что с пояснительной целью этапы S2 и S3 схематично представлены в виде отдельных этапов, однако они могут выполняться одновременно. Например, это может быть, когда обработка поверхности представляет собой текстурирование, которое выполняют во время формования соответствующего компонента(ов) устройства подачи аэрозоля, определяющих воздушный канал в сборе. Тем не менее, указанные два этапа могут выполняться по отдельности, например, если обработка поверхности представляет собой текстурирование с помощью абразива или применяются другие виды обработок поверхности, как описывалось выше.
На фиг. 7 схематично представлена установка 700 для изготовления устройства подачи аэрозоля согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Установка 700 является модификацией обычной установки, изготавливающей компоненты систем подачи аэрозоля по известной технологии, при этом содержит приспособление 702 для обработки, по меньшей мере, некоторой части поверхности компонента, образующего стенку воздушного канала, с целью повышения смачиваемости жидкой композицией, используемой в устройстве подачи аэрозоля. Согласно некоторым примерам, приспособление 702 может являться модифицированной версией обычного элемента устройства для изготовления устройства подачи аэрозоля. Фактически, приспособление 702 может содержать, например, пресс-форму для изготовления одного из компонентов устройства подачи аэрозоля, модифицированную для создания текстуры поверхности, как описывалось выше, а в остальном является обычным. Согласно другим примерам, приспособление 702 может включать в себя какой-либо компонент стандартного устройства, например, механизм для создания шероховатости поверхности методом абразивной обработки или механизм для соответствующей обработки поверхности других компонентов устройства подачи аэрозоля (то есть компонентов, ограничивающих воздушный канал, для которых применяется обработка поверхности).
Таким образом, было описано устройство подачи аэрозоля, в частности, электронная сигарета, которая содержит аэрозольный источник для формирования аэрозоля из исходной жидкости, представляющей собой жидкую композицию, например, содержащую в своем составе никотин. Кроме того, устройство содержит воздушный канал, расположенный между аэрозольным источником и отверстием мундштука, через которое пользователь вдыхает аэрозоль во время использования устройства. Воздушный канал ограничивается стенкой, при этом, выполнена обработка, по меньшей мере, части внутренней поверхности стенки с целью повышения смачиваемости поверхности жидкой композицией. Например, часть или вся внутренняя поверхность стенки воздушного канала, может быть текстурирована. Текстурирование может быть выполнено в процессе формования компонента воздушного канала(ов), например, в процессе производства устройства подачи аэрозоля. Повышение смачиваемости воздушного канала может способствовать уменьшению вероятности конденсации аэрозоля с образованием на стенках воздушного канала капель жидкой композиции и их поступления в ротовую полость пользователя.
Несмотря на то, что описанные выше варианты осуществления изобретения в некотором отношении сфокусированы на конкретных примерах систем подачи аэрозоля, следует принимать во внимание, что те же самые принципы могут быть применены к устройствам подачи аэрозоля, функционирующим иным способом. То есть, конкретный способ функционирования аэрозольного источника не является существенным касательно принципов, лежащих в основе некоторых вариантов осуществления изобретения, причем конфигурация аэрозольного источника, описанного, в частности, в патентной заявке США 2011/0226236 [1], может быть использована в других вариантах осуществления изобретения.
Настоящее изобретение раскрыто посредством иллюстративных вариантов его осуществления и при применении на практике позволит решить существующие проблемы и усовершенствовать известный уровень техники. Преимущества и признаки изобретения являются только репрезентативным примером вариантов осуществления изобретения и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они представлены только с целью облегчения понимания и ознакомления с заявленным изобретением(ями). Следует понимать, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, структуры, и/или другие аспекты изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение, которое определено формулой изобретения, или ограничивающие эквиваленты пунктов формулы изобретения, при этом могут быть осуществлены другие варианты изобретения, а также выполнены модификации описанных вариантов без отступления от объема нижеследующей формулы изобретения. Всевозможные варианты осуществления изобретения могут, соответственно, содержать, состоять из или по существу состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, признаков, деталей, этапов, средств и т.д., кроме тех, которые конкретно описаны в настоящем документе, и следует понимать, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых пунктов формулы изобретения и могут сочетаться с другими признаками, которые отличаются от явно изложенных в формуле изобретения. Изобретение может включать в себя другие изобретения, которые не заявлены в настоящее время, но могут быть заявлены в будущем.
Ссылки
[1] Патентная заявка США 2011/0226236