СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, И КАРТРИДЖ ДЛЯ СИСТЕМЫ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ОТДЕЛЕНИЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТИ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ ДВУХ ЧАСТЕЙ
AEROSOL-GENERATING SYSTEM AND CARTRIDGE FOR AN AEROSOL-GENERATING SYSTEM COMPRISING A TWO-PART LIQUID STORAGE COMPARTMENT

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, и картриджу для системы, генерирующей аэрозоль, который выполнен с возможностью нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемой рукой системе, генерирующей аэрозоль, выполненной с возможностью генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем.
В удерживаемых рукой системах, генерирующих аэрозоль, которые генерируют аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, обычно присутствуют некоторые средства переноса жидкости в область непосредственной близости к элементу, генерирующему аэрозоль, с целью восполнения жидкости, которая была испарена элементом, генерирующим аэрозоль. Тем не менее, может быть затруднительным обеспечение того, чтобы достаточное количество жидкости транспортировалось к области вблизи элемента, генерирующего аэрозоль, без избыточной подачи жидкости, что приводит к утечке и попаданию крупных капель жидкости в аэрозоль, вдыхаемый пользователем.
Сила тяжести может играть существенную роль в транспортировке жидкости внутри системы, генерирующей аэрозоль. Как правило, жидкость предоставлена с картриджем или картомайзером, содержащим как жидкость, так и элемент, генерирующий аэрозоль, в виде нагревательного элемента. Картридж имеет мундштучный конец, через который пользователь втягивает генерируемый аэрозоль, и соединительный конец, противоположный мундштучному концу, который соединяется с блоком управления, содержащим управляющую схему и блок питания. Нагревательный элемент обычно расположен вплотную к соединительному концу для обеспечения возможности легкого соединения с блоком питания, при этом жидкость, удерживается в отделении для хранения между нагревательным элементом и мундштучным концом картриджа. Во время обычного использования этого типа системы самая верхняя часть системы представляет собой мундштучный конец картриджа, так что сила тяжести приводит жидкость вниз в направлении нагревателя. Это может привести к избыточной подаче жидкости на нагревательном элементе и, в частности, к утечке жидкости в путь потока воздуха, через который аэрозоль доставляется пользователю.
Альтернативно предлагается размещение нагревательного элемента в положении, которое выше, чем отделение для хранения жидкости во время обычного использования, и использование капиллярного материала для доставки жидкости к нагревателю в направлении силы тяжести. Однако это может привести к недостаточной подаче или неравномерной подаче жидкости к нагревательному элементу, в частности, когда отделение для хранения жидкости опустошается.
Было бы желательно создать такую компоновку системы, генерирующей аэрозоль, в которой обеспечивалась бы адекватная и стабильная подача жидкости на элемент, генерирующий аэрозоль, даже когда отделение для хранения жидкости опустошается, при этом происходит минимизация утечки жидкости и не требуется таких сложных компонентов, как насосы.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрен картридж для системы, генерирующей аэрозоль, причем картридж, содержит:
отделение для хранения, содержащее жидкий субстрат, образующий аэрозоль, при этом отделение для хранения имеет первую часть и вторую часть, соединенные друг с другом, так что жидкость в первой части может проходить во вторую часть;
канал для потока воздуха, проходящий между первой частью и второй частью отделения для хранения;
проницаемый для текучей среды элемент, генерирующий аэрозоль, расположенный между первой частью и второй частью отделения для хранения и имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, при этом первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, образует часть канала для потока воздуха, и вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, находится в контакте с жидкостью из второй части отделения для хранения, так что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в первой части отделения для хранения может достигать проницаемого для текучей среды элемента, генерирующего аэрозоль, только через вторую часть отделения для хранения.
Первая часть и вторая часть могут быть соединены друг с другом посредством канала для жидкости, так что жидкость в первой части может проходить во вторую часть через канал для жидкости.
Элемент, генерирующий аэрозоль, может представлять собой нагревательный элемент. В качестве альтернативы, элемент, генерирующий аэрозоль, может представлять собой вибрационный элемент.
Предпочтительно первая часть отделения для хранения имеет большую емкость для хранения жидкости, чем вторая часть отделения для хранения. Предпочтительно первая часть отделения для хранения больше, чем вторая часть отделения для хранения. При использовании первый участок отделения для хранения обычно расположен над элементом, генерирующим аэрозоль. Благодаря тому, что первая часть отделения для хранения больше, чем вторая часть отделения для хранения, обеспечивается возможность доставлять жидкость из первой части отделения для хранения ко второй части отделения для хранения и, следовательно, к элементу, генерирующему аэрозоль, под действием силы тяжести во время использования.
Предпочтительно вторая часть отделения хранения содержит капиллярный материал, контактирующий со второй стороной элемента, генерирующего аэрозоль. Капиллярный материал доставляет жидкий субстрат, образующий аэрозоль, к элементу, генерирующему аэрозоль, с преодолением силы тяжести. Поскольку требуется, чтобы при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, перемещался с преодолением силы тяжести для достижения элемента, генерирующего аэрозоль, снижена вероятность поступления крупных капель жидкости в канал для потока воздуха.
Капиллярный материал может быть выполнен из материала, способного обеспечить контакт жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с по меньшей мере частью поверхности элемента, генерирующего аэрозоль. Капиллярный материал может проходить в промежутки или отверстия в элементе, генерирующем аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь указанных промежутков или отверстий за счет капиллярного действия.
Капиллярный материал представляет собой материал, который активно транспортирует жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с тонкими каналами. Волокна или нити могут быть, в целом, выровнены для передачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к элементу, генерирующему аэрозоль. Альтернативно капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует несколько тонких каналов или трубок, через которые жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может передаваться за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, выполненный, например, из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые делают возможным перемещение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через капиллярную среду за счет капиллярного действия.
Альтернативно или дополнительно отделение для хранения может содержать материал-носитель для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Материал-носитель может находиться в первой части отделения для хранения, второй части отделения для хранения или как первой, так и во второй частей отделения для хранения. Материал-носитель может представлять собой пеноматериал и губчатый материал совокупности волокон. Материал-носитель может быть образован из полимера или сополимера. В одном варианте осуществления, материал-носитель представляет собой скрученный полимер. Субстрат, образующий аэрозоль, может высвобождаться в несущий материал во время использования. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в капсуле.
Картридж может содержать корпус, имеющий соединительный конец и мундштучный конец, удаленный от соединительного конца, причем соединительный конец выполнен с возможностью соединения с органом управления системы, генерирующей аэрозоль. Вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, может быть обращена к соединительному концу, а первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, может быть обращена к мундштучному концу. Электропитание может быть доставлено к элементу, генерирующему аэрозоль, из присоединенного органа управления через соединительный конец корпуса.
Предпочтительно элемент, генерирующий аэрозоль, расположен ближе к соединительному концу, чем к отверстию на мундштучном конце. Это обеспечивает простой и короткий путь электрического соединения между источником питания в органе управления и элементом, генерирующим аэрозоль.
Канал для потока воздуха проходит между первой и второй частями отделения для хранения. В дополнение, канал для потока воздуха может проходить через первую часть отделения для хранения. Например, первая часть отделения для хранения может иметь кольцевое поперечное сечение, причем канал для потока воздуха проходит от элемента, генерирующего аэрозоль, до отверстия на мундштучном конце через первую часть отделения для хранения. В качестве альтернативы, канал для потока воздуха может проходить от элемента, генерирующего аэрозоль, до отверстия на мундштучном конце смежного с первой частью отделения для хранения.
Первая и вторая стороны элемента, генерирующего аэрозоль, могут быть по существу планарными. Элемент, генерирующий аэрозоль, может представлять собой нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать по существу плоский нагревательный элемент, что обеспечивает простое изготовление. Геометрически, термин «по существу плоский» используется для обозначения нагревательного элемента, имеющего форму по существу двумерного топологического коллектора. Таким образом, по существу плоский нагревательный элемент проходит в двух направлениях по поверхности в значительно большей мере, чем в третьем направлении. В частности, размеры по существу плоского нагревательного элемента в двух измерениях в пределах поверхности по меньшей мере в пять раз больше, чем в третьем измерении, перпендикулярном этой поверхности. Примером по существу плоского нагревательного элемента является структура между двумя по существу воображаемыми параллельными поверхностями, где расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями по существу меньше, чем протяженность в пределах этих поверхностей. В некоторых вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент является планарным. В других вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент является изогнутым вдоль одного или более измерений, например, образуя куполообразную форму или мостовую форму.
Нагревательный элемент может содержать множество промежутков или отверстий, которые проходят от второй стороны до первой стороны и через которые может проходить текучая среда.
Альтернативно или дополнительно элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать вибрирующую мембрану или сетку. Пьезоэлектрический элемент может использоваться для сообщения вибраций на мембрану или сетку. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, проходящий через отверстия или промежутки в вибрирующей мембране или сетке, может образовывать капли, которые образуют аэрозоль в потоке воздуха, проходящем через систему. В качестве альтернативы или дополнительно элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать множество выталкивателей капель, таких как форсунки капельного распыления, в которых может применяться пьезоэлектрический или тепловой выталкивающий механизм.
Нагревательный элемент может содержать множество электрически проводящих нитей. Термин «нить» используется по всему настоящему описанию для обозначения электрического пути, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей соответственно, или несколько электрических путей могут сходиться в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.
Нагревательный элемент может представлять собой матрицу нитей, например, расположенных параллельно друг другу. Предпочтительно нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электрически проводящий нагревательный элемент состоит из матрицы нитей или тканого полотна. Сетка, матрица или тканое полотно из электрически проводящих нитей также могут характеризоваться своей способностью удерживать жидкость.
В предпочтительном варианте осуществления по существу плоский нагревательный элемент может быть выполнен из проволоки, которая образует проволочную сетку. Предпочтительно сетка имеет конструкцию полотняного переплетения. Предпочтительно нагревательный элемент представляет проволочную решетку, выполненную из полосок сетки.
Электрически проводящие нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от 10 микрометров до 100 микрометров. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкость, предназначенная для испарения, втягивается в эти пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревательным элементом и жидким субстратом, образующим аэрозоль.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 60 до 240 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Предпочтительно плотность сетки составляет от 100 до 140 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Более предпочтительно плотность сетки составляет приблизительно 115 нитей на сантиметр. Ширина пустот может составлять от 100 микрометров до 25 микрометров, предпочтительно от 80 микрометров до 70 микрометров, более предпочтительно приблизительно 74 микрометра. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, может составлять от 40 процентов до 90 процентов, предпочтительно от 85 процентов до 80 процентов, более предпочтительно приблизительно 82 процента.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от 8 микрометров до 100 микрометров, предпочтительно от 10 микрометров до 50 микрометров, более предпочтительно от 12 микрометров до 25 микрометров и наиболее предпочтительно приблизительно 16 микрометров. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь сплющенное поперечное сечение.
Площадь сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей может быть небольшой, например, меньшей или равной 50 квадратным миллиметрам, предпочтительно меньшей или равной 25 квадратным миллиметрам, более предпочтительно приблизительно 15 квадратным миллиметрам. Размер выбирается так, чтобы включить нагревательный элемент в удерживаемую рукой систему. Использование размеров сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей, составляющих менее или равных 50 квадратным миллиметрам, снижает величину общей мощности, необходимой для нагрева сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей, при этом все еще обеспечивая достаточный контакт сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Сетка, матрица или тканое полотно из электрически проводящих нитей может, например, иметь прямоугольную форму с длиной, составляющей от 2 миллиметров до 10 миллиметров, и шириной, составляющей от 2 миллиметров до 10 миллиметров. Предпочтительно сетка имеет размеры приблизительно 5 миллиметров на 3 миллиметра.
Нити нагревательного элемента могут быть образованы из любого материала с подходящими электрическими свойствами. Подходящие материалы включают в себя, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (например, такая, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы.
Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляторами. Предпочтительными материалами для электропроводящих нитей являются нержавеющая сталь, предпочтительно марок 300 серии, таких как AISI 304, 316, 304L, 316L, и графит. Кроме того, электрически проводящий нагревательный элемент может содержать сочетания вышеописанных материалов. Сочетание материалов может также использоваться для улучшения управления сопротивлением по существу плоского нагревательного элемента. Например, материалы с высоким собственным удельным сопротивлением могут комбинироваться с материалами с низким собственным удельным сопротивлением. Это может обеспечить преимущество в том случае, если один из материалов является более предпочтительным по другим причинам, например, из-за стоимости, обрабатываемости или других физических и химических параметров. Преимущественно по существу плоская структура нитей с увеличенным сопротивлением снижает паразитные потери. Преимущественно нагреватели с высоким удельным сопротивлением обеспечивают более эффективное использование энергии батареи.
Предпочтительно нити выполнены из проволоки. Более предпочтительно проволока выполнена из металла, наиболее предпочтительно - из нержавеющей стали.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей нагревательного элемента может составлять от 0,3 Ом до 4 Ом. Предпочтительно электрическое сопротивление равно 0,5 Ом и выше. Более предпочтительно электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей составляет от 0,6 Ом до 0,8 Ом, и наиболее предпочтительно приблизительно 0,68 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка превышает электрическое сопротивление электрически проводящих контактных участков. Это обеспечивает локализацию тепла, сгенерированного посредством прохождения тока через нагревательный элемент, на сетке или матрице из электрически проводящих нитей. Преимущественно нагревательный элемент имеет низкое общее сопротивление, если питание в систему подается от батареи. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагревательный элемент. Это обеспечивает возможность быстрого нагрева нагревательным элементом электропроводных нитей до необходимой температуры.
В качестве альтернативы, нагревательный элемент может содержать нагревательную пластину, в которой выполнен ряд отверстий. Отверстия могут быть выполнены, например, путем травления или механической обработки. Указанная пластина может быть выполнена из любого материала с подходящими электрическими свойствами, такого как материалы, описанные выше в отношении нитей нагревательного элемента.
Первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, может непосредственно быть обращена к отверстию на мундштучном конце. Такая ориентация плоского элемента, генерирующего аэрозоль, позволяет осуществлять простую сборку картриджа во время изготовления.
Нагревательный элемент может быть частью нагревательного узла. Нагревательный узел может содержать нагревательный элемент и части электрических контактов, электрически соединенные с нагревательным элементом. Части электрических контактов могут представлять собой две электропроводных контактных площадки. Электропроводные контактные площадки могут быть расположены на области кромки нагревательного элемента. Предпочтительно по меньшей мере две электрически проводящие контактные площадки могут быть расположены по краям нагревательного элемента. Электропроводная контактная площадка может быть прикреплена непосредственно к электропроводным нитям нагревательного элемента. Электропроводная контактная площадка может содержать накладку из олова. В качестве альтернативы, электропроводная контактная площадка может представлять собой единое целое с нагревательным элементом.
Части контактов могут быть открыты через соединительный конец корпуса для обеспечения контакта с электрическими контактными штырями в органе управления системы, генерирующей аэрозоль.
Отделение для хранения может содержать корпус отделения для хранения. Элемент, генерирующий аэрозоль, может быть прикреплен к корпусу отделения для хранения. Корпус отделения для хранения может содержать формованный компонент или крепление нагревателя, при этом формованный компонент или крепление нагревателя сформованы поверх нагревательного узла или другого вида элемента, генерирующего аэрозоль. Формованная часть или крепление нагревателя могут покрывать часть первой стороны нагревательного узла или элемента, генерирующего аэрозоль, для изоляции частей электрических контактов от канала для потока воздуха и могут покрывать по меньшей мере часть второй стороны нагревательного узла или элемента, генерирующего аэрозоль, для изоляции частей электрических контактов от жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Крепление нагревателя может содержать по меньшей мере одну стенку, проходящую от второй стороны нагревательного узла, при этом указанная по меньшей мере одна стенка образует часть второй части отделения для хранения жидкости. Крепление нагревателя может образовывать путь для потока жидкости, проходящий от первой стороны нагревательного узла до второй стороны нагревательного узла.
Отделение для хранения жидкости может удерживать жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В контексте настоящего документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «субстрат, образующий аэрозоль», обозначает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться в результате перемещения субстрата, образующего аэрозоль, через проходы вибрационного элемента.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть жидким при комнатной температуре. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как жидкие, так и твердые компоненты. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые, при использовании, способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в жидком субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%.
Корпус может быть выполнен из полученного формованием пластмассового материала, такого как полипропилен (PP) или полиэтилентерефталат (PET). Корпус может частично или полностью образовывать стенку отделения для хранения. Корпус и отделение для хранения могут быть выполнены как единое целое. В качестве альтернативы, отделение для хранения может быть выполнено отдельно от корпуса и соединено с корпусом.
Картридж может содержать съемный мундштук, через который обеспечивается возможность втягивания аэрозоля пользователем. Съемный мундштук может покрывать отверстие на мундштучном конце. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен таким образом, чтобы пользователь имел возможность осуществления затяжки непосредственно через отверстие на мундштучном конце.
Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки жидким субстратом, образующим аэрозоль. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен с возможностью выбрасывания в случае израсходования жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в отделении для хранения.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрен картридж для системы, генерирующей аэрозоль, причем картридж, содержит:
корпус, имеющий отверстие на мундштучном конце;
отделение для хранения, расположенное внутри корпуса и содержащее жидкий субстрат, образующий аэрозоль;
проницаемый для текучей среды элемент, генерирующий аэрозоль, расположенный внутри корпуса и имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, причем первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, расположена ближе к отверстию на мундштучном конце, чем вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, и вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, находится в контакте с жидкостью из отделения для хранения; и
канал для потока воздуха, проходящий от первой стороны элемента, генерирующего аэрозоль, к отверстию на мундштучном конце;
при этом первая часть отделения для хранения расположена между элементом, генерирующим аэрозоль, и отверстием на мундштучном конце, а вторая часть отделения для хранения расположена на стороне элемента, генерирующего аэрозоль, противоположной отверстию на мундштучном конце.
В данном контексте «расположенный между» означает, что прямая линия от элемента, генерирующего аэрозоль, до отверстия мундштучного конца должна проходить через или мимо первой части отделения для хранения. Канал для потока воздуха может проходить через часть для хранения.
Признаки картриджа из первого аспекта изобретения, могут быть применены ко второму аспекту изобретения.
В третьем аспекте изобретения предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж согласно первому или второму аспекту изобретения, и орган управления, соединенный с картриджем, при этом орган управления выполнен с возможностью управления подачей электропитания на элемент, генерирующий аэрозоль.
Орган управления может содержать по меньшей мере один элемент электрического контакта, выполненный с возможностью обеспечения электрического соединения с элементом, генерирующим аэрозоль, когда орган управления присоединен к картриджу. Элемент электрического контакта может быть удлиненным. Элемент электрического контакта может быть подпружиненным. Элемент электрического контакта может находиться в контакте с электрической контактной площадкой в картридже.
Орган управления может содержать соединяющую часть для зацепления с соединительным концом картриджа.
Орган управления может содержать блок питания.
Орган управления может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания к элементу, генерирующему аэрозоль.
Схема управления может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микропроцессор. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на элемент, генерирующий аэрозоль. Питание может подаваться на элемент, генерирующий аэрозоль, непрерывно после активации системы или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на элемент, генерирующий аэрозоль, в виде импульсов электрического тока.
Орган управления может содержать блок питания, расположенный с возможностью подачи питания на по меньше мере одно из системы управления и элемента, генерирующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать автономный блок питания. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать первый блок питания, расположенный с возможностью подачи питания на схему управления, и второй блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на элемент, генерирующий аэрозоль.
Блок питания может представлять собой блок питания постоянного тока. Блок питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой литиевую батарею, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов заряда и разряда. Блок питания может иметь емкость, которая делает возможным накопление достаточного количества энергии для одного или более применений пользователя; например, блок питания может иметь достаточную емкость, чтобы сделать возможным непрерывное генерирование аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций узла распыления.
Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь имел возможность осуществления всасывания на мундштуке для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Хотя система согласно изобретению была описана как содержащая картридж и орган управления, возможна реализация настоящего изобретения в однокомпонентной системе. Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая:
корпус, имеющий впускное отверстие для воздуха и отверстие на мундштучном конце;
отделение для хранения внутри корпуса, содержащее жидкий субстрат, образующий аэрозоль, при этом отделение для хранения имеет первую часть и вторую часть, соединенные друг с другом, так что жидкость в первой части может проходить во вторую часть;
канал для потока воздуха, проходящий из впускного отверстия для воздуха, между первой и второй частями отделения для хранения к отверстию на мундштучном конце;
проницаемый для текучей среды элемент, генерирующий аэрозоль, расположенный между первой частью и второй частью отделения для хранения и имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, при этом первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, образует часть канала для потока воздуха, и вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, находится в контакте с жидкостью из второй части отделения для хранения, так что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в первой части отделения для хранения должен проходить во вторую часть отделения для хранения, чтобы достигать проницаемого для текучей среды элемента, генерирующего аэрозоль.
блок питания внутри корпуса, соединенный с элементом, генерирующим аэрозоль; и
схему управления внутри корпуса, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания к элементу, генерирующему аэрозоль.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая:
корпус, имеющий отверстие на мундштучном конце;
отделение для хранения, расположенное внутри корпуса и содержащее жидкий субстрат, образующий аэрозоль;
проницаемый для текучей среды элемент, генерирующий аэрозоль, расположенный внутри корпуса и имеющий первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне, причем первая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, расположена ближе к отверстию на мундштучном конце, чем вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, и вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, находится в контакте с жидкостью из отделения для хранения;
канал для потока воздуха, проходящий от первой стороны элемента, генерирующего аэрозоль, к отверстию на мундштучном конце;
блок питания внутри корпуса, соединенный с элементом, генерирующим аэрозоль; и
схему управления внутри корпуса, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания к элементу, генерирующему аэрозоль;
при этом первая часть отделения для хранения расположена между элементом, генерирующим аэрозоль, и отверстием на мундштучном конце, а вторая часть отделения для хранения расположена на стороне элемента, генерирующего аэрозоль, противоположной отверстию на мундштучном конце.
Элемент, генерирующий аэрозоль, может быть в целом плоским. Вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, может быть расположена снаружи канала для потока воздуха. Вторая сторона элемента, генерирующего аэрозоль, может находиться в контакте с жидкостью из отделения для хранения, но не находиться в контакте с воздухом в канале для потока воздуха.
Первая часть отделения для хранения и вторая часть отделения для хранения могут быть соединены друг с другом посредством канала для жидкости, так что жидкость в первой части может проходить во вторую часть через канал для жидкости. Элемент, генерирующий аэрозоль, четвертого и пятого аспектов изобретения может содержать любой из признаков элемента, генерирующего аэрозоль, описанного в отношении первого и второго аспектов изобретения.
Отделение для хранения согласно четвертому и пятому аспектам изобретения может содержать любые из признаков отделения для хранения, описанных в отношении первого и второго аспектов изобретения. Отделение для хранения может быть выполнено с возможностью повторной заправки жидким субстратом, образующим аэрозоль. В качестве альтернативы, система может быть выполнена с возможностью выбрасывания в случае израсходования жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в отделении для хранения.
В четвертом и пятом аспектах изобретения корпус может быть удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким. Корпус может содержать любые из признаков корпуса, описанных в отношении первого аспекта изобретения.
Канал для потока воздуха согласно четвертому и пятому аспектам изобретения может содержать любые из признаков канала для потока воздуха, описанных в отношении первого и второго аспектов изобретения.
Блок питания согласно четвертому и пятому аспектам изобретения может содержать любые из признаков блока питания, описанных в отношении третьего аспекта изобретения.
Схема управления согласно четвертому и пятому аспектам изобретения может содержать любые из признаков схемы управления, описанных в отношении третьего аспекта изобретения.
Картридж, орган управления или система, генерирующая аэрозоль, в любом из аспектов изобретения могут содержать детектор затяжки, имеющий связь со схемой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжки через канал для потока воздуха.
Картридж, орган управления или система, генерирующая аэрозоль, в любом из аспектов изобретения могут содержать датчик температуры, имеющий связь со схемой управления. Картридж, орган управления или система, генерирующая аэрозоль, может содержать пользовательское устройство ввода, такое как переключатель или кнопка. Пользовательский ввод может предоставлять пользователю возможность включения и выключения системы.
Картридж, орган управления или система, генерирующая аэрозоль, также могут содержать сигнальные средства для указания пользователю определенного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости. Схема управления может быть выполнена с возможностью активации сигнальных средств после выполнения определения количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости.
Сигнальные средства могут содержать один или более из источников света, таких как светоизлучающие диоды (LED), дисплей, как например, ЖК-дисплей и средства звуковой индикации, как например, динамик или зуммер, а также вибрационные средства. Схема управления может быть выполнена с возможностью зажигания одного или более источников света, отображения количества на дисплее, испускания звуков через динамик или зуммер, а также осуществления вибрации вибрационного средства.
Признаки из одного аспекта изобретения могут быть применены к другим аспектам изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны подробно, лишь в качестве примера, со ссылками на сопутствующие графические материалы, на которых:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, согласно изобретению;
на фиг. 2a показано схематическое изображение первого поперечного сечения картриджа, содержащего мундштук, согласно изобретению;
на фиг. 2b показано схематическое изображение второго поперечного сечения картриджа согласно изобретению;
на фиг. 3 показан картридж без мундштука;
на фиг. 4a и 4b показано крепление нагревателя по фиг. 3a и 2b и по фиг. 3;
на фиг. 5a и 5b показаны виды сверху в перспективе нагревательного узла и крепления нагревателя по фиг. 4a и 4b;
на фиг. 6a и 6b показаны виды снизу нагревательного узла и крепления нагревателя по фиг. 4a и 4b; и
на фиг. 7 показано электрическое соединение органа управления с нагревательным узлом.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, согласно изобретению. Система содержит два основных компонента: картридж 100 и орган 200 управления. Соединительный конец 115 картриджа 100 разъемно соединен с соответствующим соединительным концом 205 органа 200 управления. Орган 200 управления содержит батарею 210, которая в данном примере представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею, и схему 220 управления. Устройство 10, генерирующее аэрозоль, является портативным и имеет размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты.
Картридж 100 содержит корпус 105, содержащий узел 120 распыления и отделение для хранения жидкости, имеющее первую часть 130 и вторую часть 135. В отделении для хранения жидкости удерживается жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Хотя на фиг. 1 это не показано, первая часть 130 отделения для хранения жидкости соединена со второй частью 135 отделения для хранения жидкости, так что обеспечена возможность прохождения жидкости, находящейся в первой части 130, во вторую часть 135. Узел 120 распыления принимает жидкость из второй части 135 отделения для хранения жидкости. В данном варианте осуществления узел 120 распыления представляет собой в целом плоский, проницаемый для текучей среды нагревательный узел.
Канал 140, 145 для потока воздуха проходит через картридж 100 от впускного отверстия 150 для воздуха мимо узла 120 распыления и от узла 120 распыления до отверстия 110 на мундштучном конце корпуса 105 картриджа.
Компоненты картриджа 100 расположены таким образом, что первая часть 130 отделения для хранения жидкости находится между узлом 120 распыления и отверстием 110 на мундштучном конце, а вторая часть 135 отделения для хранения жидкости находится с противоположной стороны узла 120 распыления относительно отверстия 110 на мундштучном конце. Иначе говоря, узел 120 распыления находится между двумя частями 130, 135 отделения для хранения жидкости и принимает жидкость из второй части 135, причем первая часть 130 отделения для хранения жидкости находится ближе к отверстию 110 на мундштучном конце, чем вторая часть 135 отделения для хранения жидкости. Канал для потока воздуха проходит мимо узла 120 распыления между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости.
Система выполнена таким образом, что пользователь имеет возможность осуществления затяжки или всасывания через отверстие 110 на мундштучном конце картриджа 100 для втягивания аэрозоля в свой рот. При эксплуатации, когда пользователь осуществляет затяжку через отверстие 110 на мундштучном конце, воздух втягивается через канал для потока воздуха из впускного отверстия 150 для воздуха мимо узла 120 распыления к отверстию 110 на мундштучном конце. Схема 220 управления управляет подачей электропитания от батареи 210 на картридж 100 при активации системы. Это, в свою очередь, регулирует количество и свойства пара, создаваемого узлом 120 распыления. Схема 220 управления может содержать датчик потока воздуха, и эта схема 220 управления может подавать электропитание на узел 120 распыления в случае, если на картридже 100 с помощью указанного датчика потока воздуха обнаружены осуществляемые пользователем затяжки. Данный тип управляющей компоновки является традиционным в системах, генерирующих аэрозоль, таких как ингаляторы и электронные сигареты. Таким образом, при осуществлении пользователем затяжки через отверстие 110 на мундштучном конце картриджа 100, происходит активация узла 120 распыления, и он генерирует пар, захватываемый потоком воздуха, проходящим через канал 140 для потока воздуха. Пар охлаждается посредством потока воздуха в канале 145 с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя через отверстие 110 на мундштучном конце.
При эксплуатации отверстие 110 на мундштучном конце обычно является самой высокой точкой устройства. Конструкция картриджа 100, и, в частности, расположение узла 120 распыления между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости, обеспечивает преимущество, поскольку используется сила тяжести для обеспечения доставки жидкого субстрата в узел 120 распыления даже тогда, когда отделение для хранения жидкости опустошается, но при этом предотвращается избыточная подача жидкости в узел 120 распыления, что могло бы привести к утечке жидкости внутрь канала 140 для потока воздуха.
На фиг. 2a представлено первое поперечное сечение картриджа в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На фиг. 2b показано второе поперечное сечение картриджа, перпендикулярное поперечному сечению по фиг. 2a.
Картридж 100 по фиг. 2а содержит внешний корпус 105, имеющий мундштучный конец с отверстием 110 на мундштучном конце и соединительный конец, противоположный мундштучному концу. Внутри корпуса 105 расположено отделение для хранения жидкости, удерживающее жидкий субстрат 131, образующий аэрозоль. Жидкость удерживается в отделении для хранения жидкости с помощью трех компонентов: корпуса 137 верхнего отделения для хранения, крепления 134 нагревателя и пробки 138. Нагревательный узел 120 удерживается в креплении 134 нагревателя. Капиллярный материал 136 обеспечен во второй части отделения 135 для хранения жидкости и примыкает к нагревательному элементу в центральной области нагревательного узла 120. Капиллярный материал ориентирован для переноса жидкости к нагревательному элементу. Нагревательный элемент 121 содержит сетчатый нагревательный элемент, выполненный из множества нитей. Подробности конструкции нагревательного элемента данного типа можно найти, например, в WO2015/117702. Между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости проходит канал 140 для потока воздуха. Нижняя стенка канала 140 для потока воздуха содержит нагревательный элемент 121 и крепление 134 нагревателя, боковые стенки канала 140 для потока воздуха содержат части крепления 134 нагревателя, и верхняя стенка канала 140 для потока воздуха содержит часть корпуса 137 верхнего отделения для хранения. Канал 130 для потока воздуха имеет вертикальную часть 145, проходящую через первую часть 130 отделения для хранения жидкости, как показано на фиг. 2а, в направлении отверстия 110 на мундштучном конце.
Нагревательный узел 20 является в целом плоским и имеет две поверхности. Первая поверхность нагревательного узла 120 обращена к первой части 130 отделения для хранения жидкости и отверстию 110 на мундштучном конце. Вторая поверхность нагревательного узла 120 находится в контакте с капиллярным материалом 136 и жидкостью 131 в отделении для хранения и обращена к соединительному концу 115 картриджа 100. Нагревательный узел 120 расположен ближе к соединительному концу, так что обеспечена возможность легкого и надежного выполнения электрического соединения нагревательного узла 120 с блоком питания, как будет описано ниже. Первая часть 130 отделения для хранения жидкости больше, чем вторая часть 135 отделения для хранения жидкости, и занимает пространство между нагревательным узлом 120 и отверстием 110 на мундштучном конце картриджа 100. Жидкость в первой части 130 отделения для хранения жидкости может перемещаться во вторую часть 135 отделения для хранения жидкости через каналы 133 для жидкости по обе стороны от нагревательного узла 120. В данном примере предусмотрены два канала для обеспечения симметричной структуры, хотя необходим лишь один канал. Каналы представляют собой закрытые пути для потока жидкости, образованные между корпусом 137 верхнего отделения для хранения и креплением 134 нагревателя.
На фиг. 3 показан увеличенный вид отделения для хранения жидкости и нагревательного узла 120 картриджа 100, показанных на фиг. 2a и 2b. Может быть обеспечен картридж, содержащий компоненты, показанные на фиг. 3, без внешнего корпуса 105 или мундштука. Мундштук может быть обеспечен в виде отдельного компонента для картриджа 100, или он может быть обеспечен в виде части органа 200 управления, с картриджем, как показано на фиг. 3, выполненным с возможностью вставки в орган 200 управления.
Картридж 100, показанный на фиг. 3, может быть собран путем формования крепления 134 нагревателя вокруг нагревательного узла 120 на первом этапе. Нагревательный узел содержит сетчатый нагревательный элемент 122, как описано выше, прикрепленный к паре оловянных контактных площадок 121, которые имеют намного более низкое удельное электрическое сопротивление, чем нагревательный элемент 122. Контактные площадки 121 прикрепляют к противоположным концам нагревательного элемента 122, как показано на фиг. 6a и 6b. Затем прикрепляют крепление 134 нагревателя к корпусу верхней части для хранения с использованием сварки или адгезива. Капиллярный материал 136 вставляют внутрь второй части 135 отделения для хранения жидкости. Затем прикрепляют пробку 138 к креплению нагревателя для герметизации отделения для хранения жидкости.
В качестве альтернативы, крепление нагревателя, капиллярный материал 136 и пробка 138 могут быть соединены заранее перед прикреплением к корпусу верхней части для хранения. На фиг. 4а показано первое поперечное сечение нагревательного узла 120, крепления 134 нагревателя, капиллярного материала 136 и пробки 138. Четко показаны каналы 133 для жидкости. На фиг. 4b показано второе поперечное сечение нагревательного узла 120, крепления 134 нагревателя, капиллярного материала 136 и пробки 138. Можно видеть, что крепление 134 нагревателя фиксирует нагревательный узел 120 с обеих сторон нагревательного узла 120. Контактные площадки 121 легко доступны со второй стороны нагревательного узла 120, но закрыты креплением нагревателя с первой стороны нагревательного узла 120 для их защиты от пара в канале 140 для потока воздуха. Нижняя стенка крепления 134 нагревателя проходит от второй стороны нагревательного узла 120 и изолирует контактные площадки 121 от жидкости во второй части 135 отделения для хранения жидкости.
Держатель 134 нагревателя и нагревательный узел 120 показаны более подробно на фиг. 5а, 5b, 6а и 6b. На фиг. 5a и 5b показаны виды сверху в перспективе нагревательного узла 120 и крепления 134 нагревателя по фиг. 4a и 4b. На фиг. 6a и 6b показаны виды снизу нагревательного узла 120 и крепления 134 нагревателя по фиг. 4a и 4b. Пробка 138 и капиллярный материал 136 удалены.
На фиг. 5a и 5b показаны покрывающие поверхности 160 крепления 134 нагревателя, которые покрывают первую сторону контактных частей 121 нагревательного узла 120, в то время как сетчатый элемент 122 нагревателя открыт. Каналы 133 для жидкости, проходящие от первой части 130 отделения для хранения жидкости до второй части 135 отделения для хранения жидкости, образованы вертикальными стенками крепления 134 нагревателя. Те же стенки также ограничивают канал 140 для потока воздуха там, где он проходит над нагревательным элементом 120.
Крепление нагревателя сформовано литьем под давлением и выполнено из конструкционного полимера, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK) или LCP (жидкокристаллический полимер).
На фиг. 6a и 6b показано, каким образом крепление 134 нагревателя изолирует контактные площадки 121 от второй части 135 отделения для хранения жидкости, но обеспечивает возможность доступа к контактным площадкам 121. Стенка крепления 134 нагревателя изолирует части 121 контактов от жидкости в части для хранения. Крепление 134 нагревателя также изолирует открытые участки контактных площадок 121 от канала 140 для потока воздуха.
Благодаря выполнению крепления 134 нагревателя на нагревательном узле 120 путем многослойного литья, обеспечен надежный компонент, который предоставляет возможность легкого манипулирования им во время сборки системы без повреждения уязвимых участков нагревательного элемента 134.
Жидкость может быть введена в отделение для хранения жидкости с нижнего конца перед закреплением пробки 138 или через заправочное отверстие (не показано) в корпус верхней части для хранения после закрепления пробки 138. Отделение для хранения жидкости может быть выполнено с возможностью повторной заправки через заправочное отверстие.
Затем отделение для хранения жидкости может быть закреплено внутри корпуса 105 картриджа с использованием механического крепления или с использованием других средств, таких как адгезив или сварка. В качестве альтернативы, отделение для хранения может быть прикреплено или разъемно присоединено к корпусу органа управления системы, генерирующей аэрозоль.
На фиг. 7 показано, каким образом электрические контакты в органе управления системы, генерирующей аэрозоль, могут быть расположены для сопряжения с открытыми контактными площадками нагревательного узла 120. Показаны лишь электрические контакты органа 200 управления. Электрические контакты содержат пару подпружиненных штырьков 160, которые проходят в пазах, выполненных с обеих сторон крепления 134 нагревателя для контакта с контактными площадками 121. Благодаря такой компоновке, обеспечивается возможность вставки картриджа 100 в орган 200 управления или присоединения к нему путем перемещения картриджа 100 в положение контакта со штырьками в направлении вставки, параллельном продольной оси штырьков. При контакте штырьков с контактными площадками 121 обеспечивается возможность подачи электрического тока на нагревательный элемент 122. Картридж 100 может удерживаться внутри корпуса органа управления, или он может быть прикреплен к органу управления с помощью нажимного соединения или соединения с защелкиванием.
На фиг. 7 также показана срезанная часть корпуса 137 верхнего отделения для хранения. Можно видеть, что внутренняя стенка 139 используется для отделения канала 145 для потока воздуха от жидкости 131 в отделении для хранения жидкости. Также четко показано впускное отверстие 150 для воздуха.
Далее будет кратко описана работа системы. Сначала включают систему с помощью переключателя на органе 200 управления (не показан на фиг. 1). Система может содержать датчик потока воздуха, сообщающийся по текучей среде с каналом для потока воздуха, и она может быть активирована затяжками. Это означает, что схема 220 управления выполнена с возможностью подачи питания на нагревательный элемент 122 на основе сигналов от датчика потока воздуха. Если пользователь хочет вдохнуть аэрозоль, он осуществляет затяжку через отверстие 110 на мундштучном конце системы. В качестве альтернативы, подача питания на нагревательный элемент 122 может быть основана на активации переключателя пользователем. При подаче питания на нагревательный элемент 122 этот нагревательный элемент 122 нагревается до температуры выше температуры испарения жидкого субстрата 131, образующего аэрозоль. Жидкий субстрат 131, образующий аэрозоль, подаваемый к нагревательному элементу 122, в результате испаряется и выходит в канал 140 для потока воздуха. Смесь воздуха, втягиваемого через впускное отверстие 150 для воздуха, и пара от нагревательного элемента 122 втягивается через канал 140, 145 для потока воздуха в направлении отверстия 110 на мундштучном конце. По мере прохождения через канал 140, 145 для потока воздуха пар охлаждается с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя. В момент окончания осуществления затяжки пользователем или по истечении установленного периода времени прерывается подача питания на нагревательный элемент 122, и нагреватель снова охлаждается перед следующей затяжкой.
Во время нормального использования, осуществляемого таким образом, и между затяжками, осуществляемыми пользователем, система обычно удерживается таким образом, что мундштучный конец системы расположен на самом верху. Это означает, что первая часть 130 отделения для хранения жидкости находится над второй частью 135 отделения для хранения жидкости, и нагревательный элемент находится над капиллярным материалом 136 во второй части 135 отделения для хранения жидкости. По мере того, как жидкость в капиллярном материале 136 вблизи нагревательного элемента 122 испаряется и выходит в канал 140 для потока воздуха, ее восполняют жидкостью из первой части 130 отделения для хранения жидкости, протекающей внутрь капиллярного материала 136 под действием силы тяжести. Жидкость из первой части 130 протекает через два закрытых пути 133 для потока жидкости внутрь капиллярного материала 136. Далее капиллярный материал 136 втягивает жидкость вверх к нагревательному элементу 122, готовому к осуществлению следующей затяжки пользователем. Направление перемещения жидкости показано стрелками на фиг. 2a.
Хотя настоящее изобретение было описано в отношении системы, содержащей орган управления и отдельный, но присоединяемый картридж, следует понимать, что компоновка крепления нагревателя, сформованного на нагревательном узле, и конфигурация отделения для хранения жидкости, канала для потока воздуха и нагревательного узла могут быть применены в однокомпонентной системе, генерирующей аэрозоль.
Также следует понимать, что возможны альтернативные геометрические параметры в рамках объема изобретения. В частности, канал для потока воздуха может проходить через первую часть отделения для хранения иным образом, например, через центр отделения для хранения жидкости. Картридж и отделение для хранения жидкости могут иметь другую форму поперечного сечения, и нагревательный узел может иметь другую форму и конфигурацию.
Система, генерирующая аэрозоль, имеющая описанную конструкцию, обладает рядом преимуществ. Вероятность утечки жидкости внутрь канала для потока воздуха снижена, благодаря расположению первой и второй частей отделения для хранения жидкости. Вероятность повреждения или коррозии частей электрического контакта под действием жидкости или пара значительно снижена благодаря конструкции крепления нагревателя. Указанная конструкция является надежной и недорогой и сводит к минимуму непроизводительный расход жидкого субстрата, образующего аэрозоль.