КАРТРИДЖНЫЙ УЗЕЛ С ВЕНТИЛЯЦИОННЫМ ВОЗДУШНЫМ ПОТОКОМ
CARTRIDGE ASSEMBLY WITH VENTILATION AIR FLOW

in situ
Настоящее изобретение относится к картриджному узлу для генерирующей аэрозоль системы, выполненному с возможностью создания вентиляционного воздушного потока через картриджный узел. Настоящее изобретение также относится к генерирующей аэрозоль системе, содержащей указанный картриджный узел. Особо предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к картриджному узлу, содержащему источник никотина и источник кислоты для использования в генерирующей аэрозоль системе для генерирования  (на месте) аэрозоля, содержащего частицы никотиновой соли, и к генерирующей аэрозоль системе, содержащей такой картриджный узел.
Известны устройства для генерирования и доставки аэрозолей пользователю, в том числе устройства для доставки никотина пользователю. Известные системы для доставки аэрозолей пользователю могут содержать один или более входов для ввода вентиляционного воздуха в устройство. В данном контексте вентиляционный воздух представляет собой воздушный поток, который проходит через систему в обход генерирующей аэрозоль секции системы. Таким образом, вентиляционный воздух разбавляет основной воздушный поток, содержащий сгенерированный аэрозоль, чтобы обеспечить нужную концентрацию аэрозоля для пользователя.
Однако, как правило, включение вентиляционных входов для воздуха в известные устройства осуществлялось без учета влияния вентиляционного воздуха на качество аэрозоля, доставляемого пользователю, и того, каким образом размещение вентиляционных входов для воздуха может влиять на потребительские свойства устройства. Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, в котором были бы устранены по меньшей мере некоторые из указанных проблем известных устройств.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен картриджный узел для генерирующей аэрозоль системы, содержащий картридж, имеющий расположенный выше по потоку конец и расположенный ниже по потоку конец. Картридж содержит первое отделение, имеющее первый вход для воздуха на расположенном выше по потоку конце картриджа и первый выход для воздуха на расположенном ниже по потоку конце картриджа, и второе отделение, имеющее второй вход для воздуха на расположенном выше по потоку конце картриджа и второй выход для воздуха на расположенном ниже по потоку конце картриджа. Картриджный узел также содержит держатель картриджа, причем по меньшей мере часть картриджа размещена внутри держателя картриджа. Картриджный узел также содержит мундштук, имеющий расположенный выше по потоку конец и расположенный ниже по потоку конец, причем по меньшей мере участок держателя картриджа размещен внутри мундштука. Расположенный ниже по потоку конец картриджа находится на удалении от расположенного ниже по потоку конца мундштука с образованием смесительной камеры между расположенным ниже по потоку концом картриджа и расположенным ниже по потоку концом мундштука. Участок держателя картриджа расположен на удалении от мундштука с образованием канала воздушного потока между держателем картриджа и мундштуком. Картриджный узел также содержит вентиляционное отверстие для воздуха, обеспечивающее сообщение по текучей среде между расположенным ниже по потоку участком канала воздушного потока и смесительной камерой.
В контексте данного документа термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» относятся к направлению воздушного потока через картриджный узел или через компоненты картриджного узла во время использования картриджного узла в генерирующей аэрозоль системе. Иначе говоря, в целом воздух протекает от расположенного выше по потоку конца к расположенному ниже по потоку концу.
Картриджные узлы согласно настоящему изобретению содержат канал воздушного потока, расположенный между держателем картриджа и мундштуком, и вентиляционное отверстие, обеспечивающее сообщение по текучей среде между расположенным ниже по потоку участком канала воздушного потока и смесительной камерой, расположенной ниже по потоку относительно картриджа. Авторами настоящего изобретения было выяснено, что данная конфигурация обеспечивает особые преимущества по сравнению с известными генерирующими аэрозоль системами.
Во–первых, вентиляционный воздух, протекающий через канал воздушного потока во время использования картриджного узла, изолирован посредством держателя картриджа от картриджа, который обычно нагревается во время использования. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в снижении температуры вентиляционного воздуха по сравнению с известными системами, в которых вентиляционный воздух поступает в систему в месте, расположенном выше по потоку относительно картриджа или на расположенном выше по потоку конце картриджа, и протекает по внешней поверхности картриджа перед смешением с основным потоком воздуха ниже по потоку. Благодаря снижению температуры вентиляционного воздуха обеспечивается возможность снижения общей температуры аэрозоля, доставляемого пользователю, что обеспечивает возможность улучшения ощущений у пользователя. Благодаря снижению температуры вентиляционного воздуха обеспечивается возможность содействия повышению температуры нагрева картриджа при сохранении общей температуры аэрозоля, доставляемого пользователю.
Во–вторых, благодаря обеспечению канала воздушного потока между держателем картриджа и мундштуком с вентиляционным отверстием на расположенном ниже по потоку участке канала воздушного потока обеспечивается возможность содействия улучшенному размещению вентиляционного входа для воздуха на внешней поверхности генерирующей аэрозоль системы, содержащей картриджный узел. Например, хотя вентиляционное отверстие доставляет вентиляционный воздух в смесительную камеру в направлении расположенного ниже по потоку конца картриджного узла, генерирующая аэрозоль система, содержащая этот картриджный узел, может содержать вентиляционный вход для воздуха, находящееся вблизи расположенного выше по потоку конца картриджного узла и сообщающееся по текучей среде с расположенным выше по потоку концом канала воздушного потока. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности снижения риска запирания вентиляционного входа для воздуха ртом пользователя по сравнению с известными системами, в которых вентиляционный вход для воздуха находится вблизи расположенного ниже по потоку конца мундштука для доставки вентиляционного воздуха непосредственно в смесительную камеру.
Вентиляционное отверстие для воздуха может быть обеспечено на держателе картриджа в области перекрытия между держателем картриджа и картриджем. Картридж имеет общую длину в пределах между его расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом. Для поддержания пониженной температуры вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру, расстояние в направлении ниже по потоку между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа составляет менее чем приблизительно 50 процентов от общей длины картриджа. Расстояние в направлении ниже по потоку между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа предпочтительно составляет менее чем приблизительно 40 процентов от общей длины картриджа. Расстояние в направлении ниже по потоку между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа более предпочтительно составляет менее чем приблизительно 30 процентов от общей длины картриджа. Расстояние в направлении ниже по потоку между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа более предпочтительно составляет менее чем приблизительно 20 процентов от общей длины картриджа. Расстояние в направлении ниже по потоку между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа более предпочтительно составляет менее чем приблизительно 10 процентов от общей длины картриджа. Благодаря уменьшению расстояния между вентиляционным отверстием для воздуха и расположенным ниже по потоку концом картриджа обеспечивается преимущество, состоящее в снижении температуры вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру, вследствие уменьшения контакта между картриджем и вентиляционным воздухом. Предпочтительно, участок картриджа расположен на удалении от участка держателя картриджа, находящегося между вентиляционным отверстием для воздуха и смесительной камерой, для обеспечения сообщения по текучей среде между вентиляционным отверстием для воздуха и смесительной камерой.
Предпочтительно, вентиляционное отверстие для воздуха находится ниже по потоку относительно расположенного ниже по потоку конца картриджа. Данная конфигурация обеспечивает преимущество, состоящее в возможности минимизации температуры вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру, вследствие исключения контакта между вентиляционным воздухом и картриджем перед поступлением вентиляционного воздуха в смесительную камеру. Предпочтительно, вентиляционное отверстие для воздуха находится на расположенном ниже по потоку конце канала воздушного потока.
Картридж может иметь продольное направление, проходящее между его расположенным выше по потоку концом и его расположенным ниже по потоку концом, и радиальное направление, перпендикулярное продольному направлению. Предпочтительно, по меньшей мере участок канала воздушного потока расположен в радиальном направлении снаружи от картриджа.
Благодаря размещению по меньшей мере участка канала воздушного потока в радиальном направлении снаружи от картриджа обеспечивается преимущество, состоящее в возможности содействия укорочению картриджного узла вследствие обеспечения возможности протекания вентиляционного воздуха через картриджный узел параллельно воздушному потоку через первое и второе отделения картриджа.
Благодаря размещению по меньшей мере участка канала воздушного потока в радиальном направлении снаружи от картриджа обеспечивается возможность содействия размещению вентиляционного входа для воздуха в системе, содержащей картриджный узел, в направлении расположенного выше по потоку конца картриджного узла.
Мундштук может содержать трубчатый участок, в котором размещается по меньшей мере участок держателя картриджа; расположенный ниже по потоку участок, проходящий через расположенный ниже по потоку конец трубчатого участка; и мундштучный выход для воздуха на расположенном ниже по потоку участке. Мундштучный выход для воздуха обеспечивает сообщение по текучей среде между смесительной камерой и областью снаружи от картриджного узла.
Предпочтительно, трубчатый участок может иметь форму обеспечивающую оптимизацию вставки держателя картриджа в мундштук во время изготовления картриджного узла.
Предпочтительно, участок мундштука может иметь форму, содействующую эргономичному взаимодействию с ртом пользователя. Участок мундштука может иметь площадь поперечного сечения, уменьшающуюся в направлении ниже по потоку. Иначе говоря, участок мундштука может сужающуюся форму поперечного сечения.
Трубчатый участок и расположенный ниже по потоку участок могут быть выполнены отдельно и соединены вместе во время изготовления. Предпочтительно, трубчатый участок и расположенный ниже по потоку участок выполнены как единое целое. Например, трубчатый участок и расположенный ниже по потоку участок могут быть выполнены в виде единой детали во время процесса формования.
По меньшей мере участок расположенного ниже по потоку конца держателя картриджа может быть расположен на удалении от расположенного ниже по потоку участка мундштука с образованием первого зазора между расположенным ниже по потоку концом держателя картриджа и расположенным ниже по потоку участком мундштука, причем указанный первый зазор образует вентиляционное отверстие для воздуха. Данная компоновка обеспечивает преимущество, состоящее в возможности исключения необходимости в выполнении отдельного вентиляционного отверстия для воздуха в одном или более компонентах картриджного узла. Иначе говоря, вентиляционное отверстие для воздуха может быть образовано между держателем картриджа и мундштуком при вставке держателя картриджа внутрь мундштука во время изготовления картриджного узла.
Держатель картриджа может иметь вентиляционное отверстие для воздуха. Иначе говоря, вентиляционное отверстие для воздуха может проходить через участок держателя картриджа. Данная компоновка обеспечивает преимущество, состоящее в возможности содействия точному регулированию размера вентиляционного отверстия для воздуха, благодаря чему обеспечивается возможность подачи требуемого потока вентиляционного воздуха в смесительную камеру во время использования картриджного узла.
Картриджный узел может содержать одно вентиляционное отверстие для воздуха. Картриджный узел может содержать множество вентиляционных отверстий для воздуха. Специалисты смогут выбирать количество вентиляционных отверстий для воздуха таким образом, чтобы был обеспечен требуемый поток вентиляционного воздуха в смесительную камеру во время использования картриджного узла.
Предпочтительно, держатель картриджа содержит трубчатый участок, в котором размещается по меньшей мере участок картриджа. Предпочтительно, трубчатый участок содержит открытый расположенный выше по потоку конец, через который в этот трубчатый участок вставляется картридж во время изготовления картриджного узла. Предпочтительно, трубчатый участок содержит открытый расположенный ниже по потоку конец для обеспечения сообщения по текучей среде между первым и вторым выходами для воздуха в картридже и смесительной камерой.
В тех вариантах осуществления, в которых картриджный узел имеет вентиляционное отверстие для воздуха, это вентиляционное отверстие для воздуха предпочтительно проходит через расположенную ниже по потоку область трубчатого участка держателя картриджа.
Предпочтительно, по меньшей мере участок расположенного выше по потоку конца мундштука находится на удалении от расположенного выше по потоку конца держателя картриджа с образованием третьего входа для воздуха, причем этот третий вход для воздуха образует расположенный выше по потоку конец канала воздушного потока. Картриджный узел может быть выполнен таким образом, чтобы в генерирующей аэрозоль системе, содержащей указанный картриджный узел, третий вход для воздуха образовывал вентиляционный вход для воздуха, обеспечивающий сообщение по текучей среде между областью снаружи от генерирующей аэрозоль системы и каналом воздушного потока. Картриджный узел может быть выполнен таким образом, чтобы третий вход для воздуха сообщался по текучей среде с вентиляционным входом для воздуха в генерирующей аэрозоль системе, содержащей картриджный узел.
Предпочтительно, первое отделение заключает в себе первый образующий аэрозоль субстрат, а второе отделение заключает в себе второй образующий аэрозоль субстрат.
Предпочтительно, первое отделение заключает в себе источник никотина, а второе отделение заключает в себе источник кислоты. Как описано в данном документе, конфигурация картриджных узлов согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность содействия снижению температуры вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру. Авторами настоящего изобретения было выяснено, что это обеспечивает особые преимущества в тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит источник никотина и источник кислоты, причем пары никотина и кислоты смешивают в смесительной камере с образованием частиц никотиновой соли для доставки пользователю. В частности, авторами настоящего изобретения было выяснено, что вследствие снижения температуры вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру, уменьшается средний размер частиц никотиновой соли, образующихся внутри смесительной камеры, что обеспечивает преимущество, состоящее в снижении терпкости аэрозоля, ощущаемой пользователем. В частности, смешение вентиляционного воздуха, поступающего в смесительную камеру при температуре ниже 50 градусов по Цельсию, с парами никотина и кислоты, поступающими в смесительную камеру при температуре приблизительно 80 градусов по Цельсию, приводит к значительному уменьшению количества частиц никотиновой соли, имеющих диаметр свыше 2 микрометров, что приводит к снижению ощущаемой терпкости.
Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 1 миллиграмма до приблизительно 50 миллиграмм. Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 1 миллиграмма до приблизительно 40 миллиграмм. Предпочтительно, источник никотина содержит первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 3 миллиграмм до приблизительно 30 миллиграмм. Более предпочтительно, источник никотина содержит первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 6 миллиграмм до приблизительно 20 миллиграмм. Наиболее предпочтительно, источник никотина содержит первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 8 миллиграмм до приблизительно 18 миллиграмм.
Первый несущий материал может быть пропитан жидким никотином или раствором никотина в водном или неводном растворителе.
Первый несущий материал может быть пропитан натуральным никотином или синтетическим никотином.
Источник кислоты может содержать органическую кислоту или неорганическую кислоту.
Предпочтительно, источник кислоты содержит органическую кислоту, более предпочтительно карбоновую кислоту, наиболее предпочтительно альфа–кетокислоту или 2–оксокислоту или молочную кислоту.
Предпочтительно, источник кислоты содержит кислоту, выбранную из группы, состоящей из 3–метил–2–оксопентановой кислоты, пировиноградной кислоты, 2–оксопентановой кислоты, 4–метил–2–оксопентановой кислоты, 3–метил–2–оксобутановой кислоты, 2–оксооктановой кислоты, молочной кислоты и их комбинаций. Предпочтительно, источник кислоты содержит пировиноградную кислоту или молочную кислоту. Более предпочтительно, источник кислоты содержит молочную кислоту.
Предпочтительно, источник кислоты содержит второй несущий материал, пропитанный кислотой.
Первый несущий материал и второй несущий материал могут быть одинаковыми или разными.
Предпочтительно, первый несущий материал и второй несущий материал имеют плотность от приблизительно 0,1 грамма/кубический сантиметр до приблизительно 0,3 грамма/кубический сантиметр.
Предпочтительно, первый несущий материал и второй несущий материал имеют пористость от приблизительно 15 процентов до приблизительно 55 процентов.

Первый несущий материал и второй несущий материал могут содержать одно или более из следующего: стекло, целлюлозу, керамику, нержавеющую сталь, алюминий, полиэтилен (PE), полипропилен, полиэтилентерефталат (PET), поли(циклогександиметилентерефталат) (PCT), полибутилентерефталат (PBT), политетрафторэтилен (PTFE), вспененный политетрафторэтилен (ePTFE) и BAREX.
Первый несущий материал действует как резервуар для никотина.
Предпочтительно, первый несущий материал химически инертен по отношению к никотину.
Первый несущий материал может иметь любые подходящие форму и размер. Например, первый несущий материал может иметь форму листа или заглушки.
Предпочтительно, форма и размер первого несущего материала сходны с формой и размером первого отделения картриджа.
Форма, размер, плотность и пористость первого несущего материала могут быть выбраны такими, чтобы была обеспечена возможность пропитки первого несущего материала необходимым количеством никотина.
Предпочтительно, первое отделение картриджа также может содержать ароматизатор. Подходящие ароматизаторы включают, но без ограничения, ментол.
Предпочтительно, первый несущий материал может быть пропитан ароматизатором в количестве от приблизительно 3 миллиграмм до приблизительно 12 миллиграмм.
Второй несущий материал действует как резервуар для кислоты.
Предпочтительно, второй несущий материал химически инертен по отношению к кислоте.
Второй несущий материал может иметь любые подходящие форму и размер. Например, второй несущий материал может иметь форму листа или заглушки.
Предпочтительно, форма и размер второго несущего материала сходны с формой и размером второго отделения картриджа.
Форма, размер, плотность и пористость второго несущего материала могут быть выбраны такими, чтобы была обеспечена возможность пропитки второго несущего материала необходимым количеством кислоты.
Предпочтительно, источник кислоты представляет собой источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 2 миллиграмм до приблизительно 60 миллиграмм.
Предпочтительно, источник молочной кислоты содержит второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 5 миллиграмм до приблизительно 50 миллиграмм. Более предпочтительно, источник молочной кислоты содержит второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 8 миллиграмм до приблизительно 40 миллиграмм. Наиболее предпочтительно, источник молочной кислоты содержит второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 10 миллиграмм до приблизительно 30 миллиграмм.
Форма и размеры первого отделения картриджа могут быть выбраны таким образом, чтобы была обеспечена возможность размещения необходимого количества никотина в картридже.
Форма и размеры второго отделения картриджа могут быть выбраны таким образом, чтобы была обеспечена возможность размещения необходимого количества кислоты в картридже.
Соотношение никотина и кислоты, необходимое для достижения надлежащей стехиометрии реакции, может регулироваться и уравновешиваться путем варьирования объема первого отделения относительно объема второго отделения.
Указанные первый вход для воздуха в первом отделении картриджа и второй вход для воздуха во втором отделении картриджа могут содержать одно или более отверстий. Например, каждый из первого входа для воздуха в первом отделении картриджа и второго входа для воздуха во втором отделении картриджа может содержать одно, два, три, четыре, пять, шесть или семь отверстий.
Первый вход для воздуха в первом отделении картриджа и второй вход для воздуха во втором отделении картриджа могут содержать одинаковое или разное количество отверстий.
Предпочтительно, каждый из первого входа для воздуха и второго входа для воздуха содержит множество отверстий. Например, каждый из первого входа для воздуха и второго входа для воздуха может содержать два, три, четыре, пять, шесть или семь отверстий.
Благодаря обеспечению первого входа для воздуха, содержащего множество отверстий, и второго входа для воздуха, содержащего множество отверстий, обеспечивается преимущество, состоящее в более равномерном воздушном потоке внутри первого отделения и второго отделения соответственно. Таким образом при использовании обеспечивается возможность улучшения вовлечения никотина в воздушный поток, втягиваемый через первое отделение, и вовлечения кислоты в воздушный поток, втягиваемый через второе отделение.
Соотношение никотина и кислоты, необходимое для достижения надлежащей стехиометрии реакции, может регулироваться и уравновешиваться путем варьирования объемного расхода воздуха через первое отделение относительно объемного расхода воздуха через второе отделение. Отношение объемного расхода воздуха через первое отделение к объемному расходу воздуха через второе отделение может регулироваться путем варьирования одного или более из количества, размеров и расположения отверстий, образующих первый вход для воздуха в первом отделении, относительно количества, размеров и расположения отверстий, образующих второй вход для воздуха во втором отделении.
В тех вариантах осуществления, в которых источник кислоты содержит молочную кислоту, проходное сечение второго входа для воздуха во втором отделении предпочтительно составляет больше, чем проходное сечение первого входа для воздуха в первом отделении.
Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «проходное сечение» используется для описания площади поперечного сечения входа для воздуха или выхода для воздуха, через которое воздух проходит во время использования. В тех вариантах осуществления, в которых вход для воздуха или выход для воздуха содержит множество отверстий, проходное сечение входа для воздуха или выхода для воздуха представляет собой сумму проходных сечений всех из множества отверстий, образующих вход для воздуха или выход для воздуха. В тех вариантах осуществления, в которых площадь поперечного сечения входа для воздуха или выхода для воздуха изменяется в направлении воздушного потока, проходное сечение входа для воздуха или выхода для воздуха представляет собой минимальную площадь поперечного сечения в направлении воздушного потока.
Каждое из первого выхода для воздуха в первом отделении картриджа и второго выхода для воздуха во втором отделении картриджа может содержать одно или более отверстий. Например, каждое из первого выхода для воздуха и второго выхода для воздуха может содержать одно, два, три, четыре, пять, шесть или семь отверстий.
Первый выход для воздуха и второй выход для воздуха могут содержать одинаковое или разное количество отверстий.
Предпочтительно, каждый из первого выхода для воздуха и второго выхода для воздуха может содержать множество отверстий. Например, каждый из первого выхода для воздуха и второго выхода для воздуха может содержать два, три, четыре, пять, шесть или семь отверстий. Благодаря обеспечению первого выхода для воздуха, содержащего множество отверстий, и второго выхода для воздуха, содержащего множество отверстий, обеспечивается преимущество, состоящее в более равномерном воздушном потоке внутри первого отделения и второго отделения соответственно. Таким образом при использовании обеспечивается возможность улучшения вовлечения никотина в воздушный поток, втягиваемый через первое отделение, и улучшения вовлечения кислоты в воздушный поток, втягиваемый через второе отделение.
В тех вариантах осуществления, в которых первый выход для воздуха содержит множество отверстий, этот первый выход для воздуха предпочтительно содержит от 2 до 5 отверстий.
В тех вариантах осуществления, в которых второй выход для воздуха содержит множество отверстий, этот второй выход для воздуха предпочтительно содержит от 3 до 7 отверстий.
Предпочтительно, каждый из первого выхода для воздуха и второго выхода для воздуха может содержать единственное отверстие, что обеспечивает преимущество, состоящее в возможности упрощения изготовления картриджа.
Соотношение никотина и кислоты, необходимое для достижения надлежащей стехиометрии реакции, может регулироваться и уравновешиваться путем варьирования объемного расхода воздуха через первое отделение относительно объемного расхода воздуха через второе отделение. Отношение объемного расхода воздуха через первое отделение к объемному расходу воздуха через второе отделение может регулироваться путем варьирования одного или более из количества, размеров и расположения отверстий, образующих первый выход для воздуха, относительно количества, размеров и расположения отверстий, образующих второй выход для воздуха.
Проходное сечение первого выхода для воздуха может быть таким же или отличаться от проходного сечения второго выхода для воздуха.
Проходное сечение второго выхода для воздуха может быть больше, чем проходное сечение первого выхода для воздуха.
Благодаря увеличению проходного сечения второго выхода для воздуха относительно проходного сечения первого выхода для воздуха, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности увеличения объемного расхода воздуха через второй выход для воздуха по сравнению с объемным расходом воздуха через первый выход для воздуха.
Картриджный узел может содержать одно или более модифицирующих аэрозоль веществ, размещенных внутри мундштука. Например, мундштук может содержать один или более сорбентов, один или более ароматизаторов, один или более химически воспринимаемых агентов или их комбинацию.
Картридж, держатель картриджа и мундштук могут быть выполнены из любого подходящего материала или комбинации материалов. Подходящие материалы включают, но без ограничения, алюминий, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен–пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), полиоксиметилен (POM), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы, жидкокристаллические полимеры (LCP) и модифицированные LCP, такие как LCP с графитовым волокном или стекловолокном.
Указанные картридж, держатель картриджа и мундштук могут быть выполнены из одинаковых или разных материалов.
Картридж может быть выполнен из одного или более материалов, которые являются стойкими к никотину и кислоте.
Первое отделение может быть покрыто одним или более материалами, стойкими к никотину, и второе отделение может быть покрыто одним или более материалами, стойкими к кислоте.
Примеры подходящих материалов, стойких к никотину, и материалов, стойких к кислоте, включают, но без ограничения, полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен–пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы и их комбинации.
Благодаря использованию одного или более материалов, которые являются стойкими к никотину, обеспечивается преимущество, состоящее в увеличении срока хранения картриджного узла.
Благодаря использованию одного или более материалов, которые являются стойкими к кислоте, обеспечивается преимущество, состоящее в увеличении срока хранения картриджного узла.
Картридж также может содержать третье отделение, расположенное между первым отделением и вторым отделением. Предпочтительно, третье отделение выполнено с возможностью нагрева первого и второго отделений во время использования картриджного узла в генерирующей аэрозоль системе. Например, третье отделение может быть выполнено с возможностью размещения нагревателя генерирующего аэрозоль устройства.
Предпочтительно, третье отделение имеет расположенный выше по потоку открытый конец и расположенный ниже по потоку закрытый конец.
Картридж также может содержать сусцепторный материал, расположенный внутри третьего отделения. Сусцепторный материал обеспечивает преимущество, состоящее в возможности содействия нагреву первого и второго отделений при объединении картриджного узла с генерирующим аэрозоль устройством, содержащим индукционный нагреватель.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая генерирующее аэрозоль устройство и картриджный узел согласно первому аспекту настоящего изобретения, в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Генерирующее аэрозоль устройство выполнено с возможностью соединения с картриджным узлом и содержит электрический нагреватель для нагрева картриджа при соединении картриджного узла с генерирующим аэрозоль устройством. Генерирующее аэрозоль устройство также содержит источник питания и контроллер, выполненный с возможностью управления подачей электропитания от источника питания на электрический нагреватель. Генерирующее аэрозоль устройство по меньшей мере частично образует по меньшей мере один системный вход для воздуха, обеспечивающий сообщение по текучей среде между областью снаружи от генерирующей аэрозоль системы и каждым из первого входа для воздуха, второго входа для воздуха и расположенного выше по потоку конца канала воздушного потока.
Указанный по меньшей мере один системный вход для воздуха может содержать общий вход для воздуха, обеспечивающий сообщение по текучей среде между областью снаружи от генерирующей аэрозоль системы и каждым из первого входа для воздуха, второго входа для воздуха и расположенного выше по потоку конца канала воздушного потока.
Указанный по меньшей мере один системный вход для воздуха может содержать вентиляционный вход для воздуха, обеспечивающий сообщение по текучей среде между областью снаружи от генерирующей аэрозоль системы и расположенным выше по потоку концом канала воздушного потока; и вход для основного потока воздуха, обеспечивающее сообщение по текучей среде между областью снаружи от генерирующей аэрозоль системы и каждым из первого входа для воздуха и второго входа для воздуха.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать кожух устройства, при этом указанный по меньшей мере один системный вход для воздуха проходит через кожух устройства.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать кожух устройства, причем генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что первый участок кожуха устройства находится на удалении от второго участка картриджного узла с образованием второго зазора между первым участком кожуха устройства и вторым участком картриджного узла при соединении картриджного узла с генерирующим аэрозоль устройством, причем указанный второй зазор образует указанный по меньшей мере один системный вход для воздуха. Например, расположенная выше по потоку кромка картриджного узла может находиться на удалении от кромки кожуха устройства с образованием второго зазора.
Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что во время использования электрический нагреватель нагревает первое отделение и второе отделение до температуры от приблизительно 60 градусов по Цельсию до приблизительно 100 градусов по Цельсию, более предпочтительно от приблизительно 70 градусов по Цельсию до приблизительно 90 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно приблизительно 80 градусов по Цельсию.
Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что во время использования вентиляционный воздух из канала воздушного потока поступает в смесительную камеру через вентиляционный вход для воздуха при температуре менее чем приблизительно 50 градусов по Цельсию.
Электрический нагреватель может содержать резистивный нагреватель. В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит третье отделение, расположенное между первым отделением и вторым отделением, это третье отделение предпочтительно выполнено с возможностью размещения резистивного нагревателя при соединении картриджного узла с генерирующим аэрозоль устройством. Во время использования контроллер управляет подачей электропитания от источника питания на резистивный нагреватель для нагрева первого отделения и второго отделения.
Электрический нагреватель может содержать индукционный нагреватель. В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит третье отделение, расположенное между первым отделением и вторым отделением, указанный картридж предпочтительно содержит сусцепторный материал, расположенный внутри третьего отделения. Во время использования контроллер управляет подачей электропитания от источника питания на индукционный нагреватель для индукционного нагрева сусцепторного материала, который затем нагревает первое отделение и второе отделение.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать полость устройства, выполненную с возможностью размещения по меньшей мере участка картриджа. Индукционный нагреватель может содержать по меньшей мере одну катушку индуктивности, проходящую вокруг по меньшей мере участка полости устройства. Катушка индуктивности может проходить по всей окружности полости устройства. Катушка индуктивности может быть намотана по окружности полости устройства в виде множества витков.
Индукционный нагреватель может содержать по меньшей мере одну планарную катушку индуктивности. Предпочтительно, каждая планарная катушка индуктивности содержит плоскую спиральную катушку индуктивности.
В контексте данного документа термин «плоская спиральная катушка индуктивности» обозначает катушку, которая является в целом плоской, причем ось намотки катушки перпендикулярна поверхности, на которой лежит катушка. В некоторых вариантах осуществления плоская спиральная катушка может быть планарной в том смысле, что она лежит в плоской евклидовой плоскости. Однако выражение «плоская спиральная катушка индуктивности» в контексте данного документа охватывает катушки, соответствующие по форме изогнутой плоскости или другой трехмерной поверхности. Например, плоская спиральная катушка может соответствовать по форме цилиндрическому кожуху или полости устройства. В этом случае плоская спиральная катушка может именоваться планарной, но соответствующей по форме цилиндрической плоскости, с осью намотки, расположенной по нормали к цилиндрической плоскости в центре катушки. Если плоская спиральная катушка соответствует по форме цилиндрической плоскости или неевклидовой плоскости, эта плоская спиральная катушка предпочтительно лежит в плоскости, имеющей радиус кривизны в области плоской спиральной катушки больше, чем диаметр плоской спиральной катушки.
Источник питания может представлять собой батарею, такую как перезаряжаемая литий–ионная батарея. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов использования устройства. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует типовому времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан перспективный вид генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показана генерирующая аэрозоль система по фиг. 1 с картриджным узлом, соединенным с генерирующим аэрозоль устройством; и
на фиг. 3 показан схематический вид в разрезе генерирующей аэрозоль системы по фиг. 2.
На фиг. 1 показана генерирующая аэрозоль система 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующая аэрозоль система 10 содержит генерирующее аэрозоль устройство 12 и картриджный узел 14. На фиг. 2 и 3 показан картриджный узел 14, соединенный с генерирующим аэрозоль устройством 12.
Генерирующее аэрозоль устройство 12 содержит наружный кожух 16 устройства и внутренний кожух 18 устройства, который образует полость 20 устройства для размещения участка картриджного узла 14. Через внутренний кожух 18 устройства проходит множество входов 19 для воздуха в устройстве.
Согласно фиг. 3, на котором показан схематический вид в разрезе генерирующей аэрозоль системы 10, генерирующее аэрозоль устройство 12 также содержит электрический нагреватель 22, источник 24 питания и контроллер 26 для управления подачей электропитания от источника 24 питания на электрический нагреватель 22. Электрический нагреватель 22 представляет собой резистивный нагреватель, проходящий в полость 20 устройства на расположенном выше по потоку конце полости 20 устройства. Источник 24 питания представляет собой перезаряжаемую батарею.
Картриджный узел 14 содержит мундштук 28, содержащий трубчатый участок 29, расположенный ниже по потоку участок 30 и мундштучный выход 31 для воздуха. Трубчатый участок 29 выполнен с возможностью размещения в нем внутреннего кожуха 18 устройства за счет посадки с натягом для соединения картриджного узла 14 с генерирующим аэрозоль устройством 12. Мундштук 28 и наружный кожух 16 устройства вместе образуют наружный кожух 17 системы.
Картриджный узел 14 также содержит держатель 32 картриджа и картридж 33. Держатель 32 картриджа имеет трубчатую форму и содержит расположенный ниже по потоку участок, который размещен внутри расположенного ниже по потоку конца мундштука 28 за счет посадки с натягом для прикрепления держателя 32 картриджа к мундштуку 28. Остальная часть держателя 32 картриджа расположена на удалении от мундштука 28 с образованием между ними канала 34 воздушного потока. Канал 34 воздушного потока имеет такие размеры, чтобы вмещать внутренний кожух 18 устройства без запирания канала 34 воздушного потока. Через держатель 32 картриджа на расположенном ниже по потоку конце канала 34 воздушного потока проходит множество вентиляционных 35 отверстий для воздуха.
Картридж 33 имеет первое отделение 36, заключающее в себе первый образующий аэрозоль субстрат 38, и второе отделение 40, заключающее в себе второй образующий аэрозоль субстрат 42. Первый образующий аэрозоль субстрат 38 содержит источник никотина, и второй образующий аэрозоль субстрат 42 содержит источник кислоты. Первое отделение 36 содержит первый вход 44 для воздуха и первый выход 46 для воздуха. Второе отделение 40 содержит второй вход 48 для воздуха и второй выход 50 для воздуха.
Картридж 33 также имеет третье отделение 52, расположенное между первым и вторым отделениями 36, 40. Расположенный ниже по потоку конец картриджа 33 находится на удалении от расположенного ниже по потоку участка 30 мундштука 28 с образованием смесительной камеры 54.
При соединении картриджного узла 14 с генерирующим аэрозоль устройством 12, между картриджным узлом 14 и генерирующим аэрозоль устройством 12 образуется множество системных входов 56 для воздуха. Держатель 32 картриджа и картридж 33 размещены внутри полости 20 устройства, и электрический нагреватель 22 размещен внутри третьего отделения 52.
При использовании генерирующей аэрозоль системы 10 контроллер 26 управляет подачей электропитания от источника 24 питания на электрический нагреватель 22 для активации электрического нагревателя 22. Электрический нагреватель 22 нагревает первый и второй образующие аэрозоль субстраты 38, 42.
При осуществлении пользователем затяжки на расположенном ниже по потоку участке 30 мундштука 28, происходит втягивание воздуха в генерирующую аэрозоль систему 10 через системные входы 56 для воздушного потока. Воздух, поступающий в генерирующую аэрозоль систему 10 через системные входы 56 для воздушного потока, поступает в полость 20 устройства через входы 19 для воздушного потока в устройстве, проходящие через внутренний кожух 18 устройства. Каждый вход 19 для воздушного потока в устройстве представляет собой комбинированный вход для воздуха, так что воздух, поступающий через каждый вход 19 для воздушного потока в устройстве, разделяется на вентиляционный воздух и основной поток воздуха.
Основной поток воздух направляется к расположенному выше по потоку концу полости 20 устройства, где он поступает в первое и второе отделения 36, 40 через первый и второй входы 44, 48 для воздуха. По мере прохождения основного потока воздуха через первое и второе отделения 36, 40, пары никотина и пары кислоты из первого и второго образующих аэрозоль субстратов 38, 42 вовлекаются в основной поток воздуха. Основной поток воздуха, содержащий пары никотина и пары кислоты, протекает в смесительную камеру 54 на расположенном ниже по потоку конце картриджа 33, где пары никотина и пары кислоты вступают в реакцию с образованием частиц никотиновой соли.
Вентиляционный воздух направляется вдоль канала 34 воздушного потока, где он поступает в смесительную камеру 54 через вентиляционные отверстия 35 для воздуха, проходящие через держатель 32 картриджа. Держатель 32 картриджа изолирует вентиляционный воздух внутри канала 34 воздушного потока от нагретого картриджа 33, так что вентиляционный воздух, поступающий в смесительную камеру 54, имеет значительно более низкую температуру, чем пары никотина и пары кислоты, поступающие в смесительную камеру 54 из картриджа 33.
В смесительной камере 54 вентиляционный воздух смешивается с частицами никотиновой соли, образовавшимися из паров никотина и паров кислоты, с образованием аэрозоля для доставки пользователю. Аэрозоль вытекает из смесительной камеры 54 через мундштучный выход 31 для воздуха, который образует системный выход для воздушного потока.