СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩАЯ МОДУЛЬНУЮ СБОРКУ
AEROSOL GENERATING SYSTEM CONTAINING MODULAR ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей модульный картридж в сборе. Настоящее изобретение находит особое применение в качестве электрической курительной системы.
Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрическую курительную систему. Известные удерживаемые в руке электрические курительные системы, как правило, содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться внутри части устройства, генерирующего аэрозоль. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать часть для хранения жидкости, в которой хранится жидкий субстрат, образующий аэрозоль, такой как раствор никотина. Такие устройства, часто называемые «электронными сигаретами», как правило, содержат достаточно жидкого субстрата, образующего аэрозоль, чтобы обеспечить количество затяжек, эквивалентное потреблению нескольких обычных сигарет.
В попытке обеспечить пользователей электронной сигареты ощущениями, которые наиболее точно имитируют ощущения от использования обычной сигареты, в некоторых устройствах попытались объединить конфигурацию электронной сигареты с субстратом на основе табака для придания табачного вкуса аэрозолю, вдыхаемому пользователем. Однако такие устройства, как правило, обеспечивают пользователю ограниченный объем выбора ощущений от использования.
Было бы желательно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, содержащую несколько субстратов, образующих аэрозоль, которая уменьшает или устраняет по меньшей мере некоторые из этих проблем в известных устройствах.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая несколько картриджей и устройство, генерирующее аэрозоль. По меньшей мере один картридж из нескольких картриджей содержит субстрат, образующий аэрозоль, картриджа. Несколько картриджей выполнены с возможностью выборочного соединения друг с другом с образованием картриджа в сборе, содержащего один или более из нескольких картриджей. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит секцию для хранения жидкости, содержащую жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположенный в секции для хранения жидкости. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит электрический нагреватель, выполненный с возможностью нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из секции для хранения жидкости во время использования системы, генерирующей аэрозоль, и секцию блока питания, содержащую блок питания и контроллер для управления подачей электропитания из блока питания на электрический нагреватель. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью размещения картриджа в сборе на расположенном дальше по ходу потока конце устройства, генерирующего аэрозоль.
В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» используется для описания субстрата, способного выделять летучие соединения, которые способны образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из субстратов, образующих аэрозоль, систем, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению предусматривают устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж в сборе, причем картридж в сборе содержит комбинацию одного или более картриджей из нескольких картриджей. Другими словами, картридж в сборе представляет собой модульную сборку, при этом каждый картридж образует модуль сборки. Преимущественно это помогает пользователю самостоятельно выбирать ощущения от использования за счет предоставления пользователю возможности сборки картриджа в сборе посредством использования любой комбинации одного или более из нескольких картриджей.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для потока воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха. Во время использования воздух протекает через систему, генерирующую аэрозоль, по пути потока от впускного отверстия для потока воздуха до выпускного отверстия для потока воздуха. Воздух протекает по пути потока от расположенного раньше по ходу потока конца пути потока у впускного отверстия для потока воздуха до расположенного дальше по ходу потока конца пути потока у выпускного отверстия для потока воздуха.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит мундштук, выполненный с возможностью соединения с по меньшей мере одним из картриджей в сборе и расположенным дальше по ходу потока концом устройства, генерирующего аэрозоль. Мундштук может быть выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним из картриджей в сборе и устройством, генерирующим аэрозоль, посредством посадки с натягом. В вариантах осуществления, в которых система, генерирующая аэрозоль, содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха, предпочтительно по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха предусмотрено в мундштуке.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус устройства, образующий полость на расположенном дальше по ходу потока конце устройства, генерирующего аэрозоль, при этом полость выполнена с возможностью размещения картриджа в сборе. Преимущественно обеспечение полости для размещения картриджа в сборе может упростить управление потоком воздуха вдоль или через каждый картридж указанного картриджа в сборе во время использования системы, генерирующей аэрозоль. Преимущественно обеспечение полости для размещения картриджа в сборе может упростить комбинирование пользователем картриджа в сборе и устройства, генерирующего аэрозоль.
Полость может иметь любую подходящую форму поперечного сечения. Предпочтительно форма поперечного сечения полости является по существу такой же, как и форма поперечного сечения картриджа в сборе. Форма поперечного сечения может быть по существу круглой. Форма поперечного сечения может быть многоугольной, например, прямоугольной, включая квадратную.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, что картридж в сборе размещен в полости посредством посадки с натягом. В вариантах осуществления, в которых система, генерирующая аэрозоль, содержит мундштук, система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, что мундштук удерживает картридж в сборе в полости, когда мундштук соединен с устройством, генерирующим аэрозоль. Мундштук может быть выполнен с возможностью соединения с устройством, генерирующим аэрозоль, посредством посадки с натягом.
Предпочтительно каждый из картриджей содержит первую соединительную часть на первом конце картриджа и вторую соединительную часть на втором конце картриджа, причем первая соединительная часть каждого картриджа выполнена с возможностью соединения со второй соединительной частью каждого из остальных картриджей. Преимущественно такое расположение обеспечивает соединение нескольких картриджей друг с другом в любой последовательности или комбинации.
Предпочтительно первые соединительные части выполнены с возможностью соединения со вторыми соединительными частями посредством посадки с натягом. Каждая из первых соединительных частей может содержать охватываемый соединитель, а каждая из вторых соединительных частей может содержать охватывающий соединитель. Каждая из первых соединительных частей может содержать охватывающий соединитель, а каждая из вторых соединительных частей может содержать охватываемый соединитель.
Предпочтительно каждый картридж содержит корпус картриджа, образующий первую и вторую соединительные части. Корпус картриджа может быть образован 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.
Предпочтительно каждый картридж содержит впускное отверстие для воздуха картриджа и выпускное отверстие для воздуха картриджа для обеспечения протекания воздуха через картридж во время использования картриджа с устройством, генерирующим аэрозоль. В тех вариантах осуществления, в которых каждый картридж содержит корпус картриджа, предпочтительно корпус картриджа образует впускное отверстие для воздуха картриджа и выпускное отверстие для воздуха картриджа.
Каждый картридж может содержать впускное отверстие для воздуха картриджа, размещенное на расположенном раньше по ходу потока конце картриджа, и выпускное отверстие для воздуха картриджа, размещенное на расположенном дальше по ходу потока конце картриджа. Преимущественно это расположение может обеспечивать короткий картридж в сборе за счет облегчения протекания линейного потока воздуха через картриджи указанного картриджа в сборе во время использования системы, генерирующей аэрозоль. Каждый картридж может иметь по существу круглую форму поперечного сечения.
Каждый картридж может содержать впускное отверстие для воздуха картриджа, расположенное на первой стороне картриджа между расположенным раньше по ходу потока концом и расположенным дальше по ходу потока концом, и выпускное отверстие для воздуха картриджа, расположенное на второй стороне картриджа между расположенным раньше по ходу потока концом и расположенным дальше по ходу потока концом, при этом первая сторона расположена противоположно второй стороне. Преимущественно это расположение может обеспечить тонкий картридж в сборе, в то же время сохраняя достаточную площадь поперечного сечения для каждого из впускных отверстий для воздуха картриджа и выпускных отверстий для воздуха картриджа. Каждый картридж может иметь по существу прямоугольную форму поперечного сечения, включая квадратную.
В вариантах осуществления, в которых каждый картридж содержит впускное отверстие для воздуха картриджа и выпускное отверстие для воздуха картриджа на первой и второй сторонах картриджа соответственно и в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит полость для размещения картриджа в сборе, система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена с возможностью упрощения прохождения параллельного потока воздуха через каждый из картриджей указанного картриджа в сборе. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать впускное отверстие для воздуха полости, расположенное для обеспечения прохождения потока воздуха к первой стороне картриджа в сборе, и выпускное отверстие для воздуха полости, расположенное для приема потока воздуха со второй стороны картриджа в сборе.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена с возможностью облегчения последовательного протекания потока воздуха через каждый из картриджей указанного картриджа в сборе. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать по меньшей мере один элемент блокировки потока воздуха. По меньшей мере один элемент блокировки потока воздуха расположен в полости для потока воздуха, чтобы направлять поток воздуха через каждый из картриджей указанного картриджа в сборе, когда картридж в сборе размещен в полости. По меньшей мере один элемент блокировки потока воздуха может образовывать часть корпуса устройства. Предпочтительно по меньшей мере один элемент блокировки потока воздуха выполнен с возможностью направления потока воздуха по изогнутому пути потока воздуха через картридж в сборе во время использования системы, генерирующей аэрозоль.
По меньшей мере один элемент блокировки потока воздуха может содержать набор из одного или более первых элементов блокировки потока воздуха, проходящих от первой стенки полости, и набор из одного или более вторых элементов блокировки потока воздуха, проходящих от второй стенки полости противоположно первой стенке, при этом первые элементы блокировки потока воздуха разнесены вдоль первой стенки, а вторые элементы блокировки потока воздуха разнесены вдоль второй стенки, и при этом первые элементы блокировки потока воздуха смещены от вторых элементов блокировки потока воздуха для образования изогнутого пути потока воздуха через полость и картридж в сборе, когда картридж в сборе размещен в полости. Предпочтительно полость выполнена с возможностью размещения картриджа в сборе вдоль первого направления. Другими словами, полость выполнена с возможностью вставки картриджа в сборе в полость вдоль первого направления. Предпочтительно первые элементы блокировки потока воздуха разнесены в первом направлении вдоль первой стенки. Предпочтительно вторые элементы блокировки потока воздуха разнесены в первом направлении вдоль второй стенки. Предпочтительно первые элементы блокировки потока воздуха смещены вдоль первого направления от вторых элементов блокировки потока воздуха для образования изогнутого пути потока воздуха через полость.
Преимущественно образование изогнутого пути потока обеспечивает возможность протекания потока воздуха, протекающего через систему, генерирующую аэрозоль, через каждый картридж указанного картриджа в сборе.
По меньшей мере один из картриджей может содержать первый слой пористого материала, проходящий через впускное отверстие для воздуха картриджа, второй слой пористого материала, проходящий через выпускное отверстие для воздуха картриджа, и субстрат, образующий аэрозоль, картриджа, расположенный между первым слоем пористого материала и вторым слоем пористого материала. Преимущественно первый и второй слои пористого материала могут удерживать субстрат, образующий аэрозоль, картриджа в картридже, а также обеспечивать прохождение потока воздуха через картридж. Каждый из первого и второго слоев пористого материала может содержать сетку.
Только один из картриджей может содержать субстрат, образующий аэрозоль, картриджа. Предпочтительно по меньшей мере каждые два из картриджей могут содержать субстрат, образующий аэрозоль, картриджа. Предпочтительно первый картридж содержит первый субстрат, образующий аэрозоль, картриджа, и второй картридж содержит второй субстрат, образующий аэрозоль, при этом первый субстрат, образующий аэрозоль, картриджа отличается от второго субстрата, образующего аэрозоль, картриджа.
По меньшей мере один картридж может содержать субстрат, образующий аэрозоль, картриджа, содержащий твердый субстрат, образующий аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий депротонированный никотин. Депротонирование никотина в табаке может преимущественно увеличивать летучесть никотина. Никотин можно депротонировать, подвергая табак подщелачивающей обработке.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и материал, не содержащий табак.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте настоящего документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые, при использовании, способствуют образованию аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно–, ди– или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.
Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. Альтернативно твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать комбинацию двух или более веществ для образования аэрозоля.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно несколько картриджей, образующих аэрозоль, содержат по меньшей мере два картриджа, образующих аэрозоль, причем каждый содержит разный твердый субстрат, образующий аэрозоль. Например, картриджи могут содержать разные типы табака или разные смеси разных типов табака. Такое расположение помогает пользователю самостоятельно выбирать ощущения от использования за счет предоставления пользователю возможности выбора комбинации картриджей для образования картриджа в сборе, при этом комбинация картриджей соответствует желаемой комбинации типов табака или смеси разных типов табака.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, секции для хранения жидкости может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагревании. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в секции для хранения жидкости может содержать никотин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может не содержать никотин. В таких вариантах осуществления испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться через твердый субстрат, образующий аэрозоль, одного из картриджей во время использования для выделения одного или более летучих соединений из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может выделять никотин из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Картридж, имеющий твердый субстрат, образующий аэрозоль и содержащий табакосодержащий депротонированный никотин, может частично подходить для вариантов осуществления, в которых жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не содержит никотин.
Секция для хранения жидкости может содержать пористый материал носителя, при этом жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предусмотрен на пористом материале носителя. Преимущественно обеспечение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на пористом материале носителя может снизить риск вытекания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из секции для хранения жидкости.
Пористый материал носителя может предусматривать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые является проницаемыми для жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и позволяют жидкому субстрату, образующему аэрозоль, перемещаться через пористый материал носителя. Предпочтительно материал или комбинация материалов являются инертными по отношению к жидкому субстрату, образующему аэрозоль. Пористый материал носителя может являться или не являться капиллярным материалом. Пористый материал носителя может предусматривать гидрофильный материал для улучшения распределения и распространения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Это может способствовать равномерному образованию аэрозоля. Особенно предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Примеры подходящих материалов включают: капиллярный материал, например, губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Пористый материал носителя может иметь любую подходящую пористость для использования с разными физическими свойствами жидкости.
По меньшей мере один картридж может содержать субстрат, образующий аэрозоль, картриджа, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на пористом материале носителя, расположенном в картридже. Подходящие жидкие субстраты, образующие аэрозоль, включают те субстраты, которые описаны в настоящем документе в отношении секции для хранения жидкости устройства, генерирующего аэрозоль. Подходящие пористые материалы носителя включают те материалы, что описаны в настоящем документе в отношении секции для хранения жидкости устройства, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предусмотренный в картридже, отличается от жидкого субстрата, образующего аэрозоль, предусмотренного в секции для хранения жидкости устройства, генерирующего аэрозоль.
По меньшей мере один картридж может содержать фильтрующий материал. Фильтрующий материал может содержать ацетат целлюлозы.
По меньшей мере один картридж может содержать ароматизатор. Ароматизатор может содержать ментол.
По меньшей мере один картридж может содержать первое уплотнение, проходящее над впускным отверстием для воздуха картриджа, и второе уплотнение, проходящее над выпускным отверстием для воздуха картриджа. Каждый картридж из нескольких картриджей может содержать первое уплотнение и второе уплотнение. Предпочтительно каждое из первого и второго уплотнений представляет собой съемное уплотнение. До сборки одного или более картриджей для образования картриджа в сборе, первое и второе уплотнения удаляются пользователем из каждого картриджа, содержащего первое и второе уплотнения.
В вариантах осуществления, в которых каждый картридж содержит корпус картриджа, предпочтительно каждое из первого и второго уплотнений прикреплено к корпусу картриджа вокруг периферии уплотнения. Каждое из первого и второго уплотнений может быть прикреплено к корпусу картриджа посредством по меньшей мере одного из клея и сварки, такой как ультразвуковая сварка.
Каждое из первого и второго уплотнений предпочтительно образовано из листового материала. Листовой материал может содержать по меньшей мере одно из полимерной пленки и металлической фольги.
Система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать передающий элемент для жидкости, выполненный таким образом, что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, переносится за счет капиллярного действия вдоль передающего элемента для жидкости от секции для хранения жидкости к электрическому нагревателю. В вариантах осуществления, в которых секция для хранения жидкости содержит пористый материал носителя, передающий элемент для жидкости выполнен с возможностью перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, от пористого материала носителя к электрическому нагревателю.
Передающий элемент для жидкости может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые пригодны для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, вдоль его длины. Передающий элемент для жидкости может быть образован из пористого материала, но это не является обязательным. Передающий элемент для жидкости может быть образован из материала, имеющего волокнистую или губчатую структуру. Передающий элемент для жидкости предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, передающий элемент для жидкости может содержать несколько волокон или нитей или других трубок с тонкими каналами. Передающий элемент для жидкости может содержать губкообразный или пенообразный материал. Предпочтительно структура передающего элемента для жидкости образует несколько тонких каналов или трубок, через которые жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может передаваться за счет капиллярного действия. Особенно предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Примеры подходящих капиллярных материалов включают губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна, керамика, стеклянные волокна, стеклокерамические волокна, углеродные волокна, металлические волокна из нержавеющих сталей медицинского назначения, таких как аустенитная нержавеющая сталь 316 и мартенситные нержавеющие стали 440 и 420. Передающий элемент для жидкости может иметь любую подходящую капиллярность для того, чтобы использоваться с разными физическими свойствами жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет 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 передающий элемент для жидкости. Передающий элемент для жидкости может быть образован из теплостойкого материала. Передающий элемент для жидкости может содержать множество волоконных прядей. Множество волоконных прядей, как правило, может быть выровнено вдоль длины элемента для перемещения жидкости.
В вариантах осуществления, в которых секция для хранения жидкости содержит пористый материал носителя, пористый материал носителя и передающий элемент для жидкости могут содержать одинаковый материал. Предпочтительно пористый материал носителя и передающий элемент для жидкости содержат разные материалы.
Электрический нагреватель может быть предусмотрен отдельно от одной или обеих из секции для хранения жидкости и секции блока питания. Предпочтительно секция для хранения жидкости, электрический нагреватель и, при наличии, передающий элемент для жидкости предусмотрены вместе в секции испарителя. Предпочтительно секция испарителя содержит корпус испарителя, образующий часть корпуса устройства, при этом корпус испарителя содержит расположенный раньше по ходу потока конец, выполненный с возможностью соединения с секцией блока питания, и расположенный дальше по ходу потока конец, образующий полость, выполненную с возможностью размещения картриджа в сборе. Преимущественно обеспечение секции для хранения жидкости, электрического нагревателя и, при наличии, передающего элемента для жидкости в одной секции испарителя, отдельной от секции блока питания, может облегчить замену секции испарителя (например, когда жидкий субстрат, образующий аэрозоль, был израсходован) без необходимости замены секции блока питания.
Электрический нагреватель может предусматривать резистивную нагревательную катушку.
Электрический нагреватель может предусматривать резистивную нагревательную сетку.
Резистивная нагревательная сетка может содержать множество электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут быть по существу плоскими. В контексте настоящего документа «по существу плоский» означает образованный в одной плоскости и не обернутый вокруг или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. Плоская нагревательная сетка может быть легко обработана во время изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Электрически проводящие нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, втягивается в пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от приблизительно 160 меш по стандарту США до приблизительно 600 меш по стандарту США (+/– 10%) (т. е. от приблизительно 160 до приблизительно 600 нитей на дюйм (+/– 10%)). Ширина пустот предпочтительно составляет от приблизительно 75 микрометров до приблизительно 25 микрометров. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от приблизительно 25 процентов до приблизительно 56 процентов. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. Электрически проводящие нити могут представлять собой матрицу нитей, расположенных параллельно друг другу.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров и более предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 39 микрометров.
Резистивная нагревательная сетка может покрывать площадь меньшую или равную приблизительно 25 квадратным миллиметрам. Резистивная нагревательная сетка может быть прямоугольной. Резистивная нагревательная сетка может быть квадратной. Резистивная нагревательная сетка может иметь размеры от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 2 миллиметров.
Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал. Подходящие материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные 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, а также 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 электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.
Электрическое сопротивление резистивной нагревательной сетки составляет предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 4 Ом. Более предпочтительно электрическое сопротивление сетки составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом.
В вариантах осуществления, в которых электрический нагреватель представляет собой резистивную нагревательную катушку, шаг обмотки катушки составляет предпочтительно от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, и наиболее предпочтительно приблизительно 1,5 миллиметра. Шаг обмотки катушки означает расстояние между смежными витками катушки. Катушка может содержать меньше шести витков и предпочтительно она имеет меньше пяти витков. Катушка может быть образована из электрорезистивной проволоки диаметром от приблизительно 0,10 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,125 миллиметра. Электрорезистивная проволока предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали марок 904 или 301. Примеры других подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры других подходящих сплавов металлов включают 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, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Резистивная нагревательная катушка может также содержать металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга, которая предусмотрена в виде ленты.
Блок питания может предусматривать батарею. Например, блок питания может предусматривать никель–металлогидридную батарею, никель–кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий–кобальтовую, литий–железо–фосфатную или литий–полимерную батарею. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая обеспечивает возможность хранения достаточного количества энергии для использования устройства, генерирующего аэрозоль, с более чем одним картриджем в сборе.
Настоящее изобретение далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в перспективе картриджа в сборе и мундштука системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 3 показан покомпонентный вид в перспективе картриджа указанного картриджа в сборе по фиг. 2;
на фиг. 4 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 5 показан первый вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 показан вид в перспективе картриджа в сборе и мундштука системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 5;
на фиг. 7 показан покомпонентный вид в перспективе картриджа указанного картриджа в сборе по фиг. 6; и
на фиг. 8 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 5.
На фиг. 1 показан вид в перспективе системы 10, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 12, генерирующее аэрозоль, содержащее секцию 14 блока питания и секцию 16 испарителя. Система 10, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит картридж в сборе 18 и мундштук 20. Секция 16 испарителя содержит корпус 22 испарителя, который образует часть корпуса 24 устройства. Расположенный дальше по ходу потока конец корпуса 22 испарителя образует полость 26 для размещения картриджа в сборе 18. Полость 26 выполнена с возможностью вставки картриджа в сборе 18 в полость 26 вдоль первого направления 27.
Картридж в сборе 18 содержит несколько картриджей 28, при этом картриджи 28 выполнены для соединения с возможностью разъема друг с другом, как более подробно показано на фиг. 2. Каждый картридж 28 содержит корпус 30 картриджа, образующий первую соединительную часть 32 в виде гнезда на первом конце картриджа 28 и вторую соединительную часть 34 в виде заглушки на втором конце картриджа 28. Первая соединительная часть 32 каждого картриджа 28 выполнена с возможностью соединения со вторыми соединительными частями 34 других картриджей 28 посредством посадки с натягом. Преимущественно это расположение обеспечивает пользователю возможность создания индивидуального картриджа в сборе 18 за счет соединения желаемой комбинации картриджей 28 в желаемом порядке. Пользователь может создать картридж в сборе 18, содержащий только один картридж 28 или два или более картриджей 28. Мундштук 20 содержит соединительную часть 36 мундштука в виде гнезда для соединения со второй соединительной частью 34 картриджа 28 на расположенном дальше по ходу потока конце картриджа в сборе 18.
На фиг. 3 показан покомпонентный вид в перспективе одного из картриджей 28. Картридж 28 содержит впускное отверстие 38 для воздуха картриджа на первой стороне корпуса 30 картриджа и выпускное отверстие 40 для воздуха картриджа на второй стороне корпуса 30 картриджа. Субстрат 42, образующий аэрозоль, картриджа расположен в корпусе 30 картриджа. Слои пористого материала 44 в виде сетчатых экранов проходят поперек впускного отверстия 38 для воздуха картриджа и выпускного отверстия 40 для воздуха картриджа для удержания субстрата 42, образующего аэрозоль, картриджа в корпусе 30 картриджа.
Разные картриджи 28 могут иметь разное содержимое, расположенное в корпусе 30 картриджа. Один или более картриджей 28 могут содержать разный субстрат 42, образующий аэрозоль, картриджа. Один или более картриджей 28 могут содержать фильтрующий материал, ароматизатор или и то, и другое.
На фиг. 4 показан вид в поперечном сечении системы 10, генерирующей аэрозоль, с картриджем в сборе 18, размещенным в полости 26.
Секция 14 блока питания содержит впускное отверстие 46 для воздуха системы для впуска воздуха в секцию 14 блока питания, контроллер 48 и блок 50 питания.
Секция 16 испарителя содержит впускное отверстие 52 для воздуха испарителя для приема воздуха из секции 14 блока питания, проход 54 для потока воздуха в сообщении по текучей среде с впускным отверстием 52 для воздуха испарителя на его расположенном раньше по ходу потока конце и выпускное отверстие 56 для воздуха испарителя, обеспечивающее сообщение по текучей среде между расположенным дальше по ходу потока концом прохода 54 для потока воздуха и полостью 26.
Секция 16 испарителя дополнительно содержит секцию 57 для хранения жидкости, содержащую жидкий субстрат 58, образующий аэрозоль, сорбированный в кольцевой пористый материал 60 носителя, расположенный за пределами прохода 54 для потока воздуха. Передающий элемент 62 для жидкости, содержащий капиллярный фитиль, имеет первый и второй концы, расположенные в контакте с пористым материалом 60 носителя, и центральную часть, расположенную внутри прохода 54 для потока воздуха. Жидкий субстрат 58, образующий аэрозоль, переносится за счет капиллярного действия вдоль капиллярного фитиля от пористого материала 60 носителя к центральной части капиллярного фитиля.
Секция 16 испарителя также содержит электрический нагреватель 64, содержащий резистивную нагревательную катушку, обмотанную вокруг центральной части капиллярного фитиля. Во время работы системы 10, генерирующей аэрозоль, контроллер 48 управляет подачей электрической энергии с блока 50 питания на электрический нагреватель 64 для нагрева и испарения жидкого субстрата 58, образующего аэрозоль, из центральной части капиллярного фитиля.
Расположенная дальше по ходу потока часть корпуса 22 испарителя образует несколько первых элементов 66 блокировки потока воздуха, проходящих в полость 26 от первой стенки полости 26, и несколько вторых элементов 68 блокировки потока воздуха, проходящих в полость 26 от второй стенки полости 26. Первые элементы 66 блокировки потока воздуха смещены вдоль первого направления 27 от вторых элементов 68 блокировки потока воздуха, таким образом, когда картридж в сборе 18 размещен в полости 26, первые и вторые элементы 66, 68 блокировки потока воздуха взаимодействуют с картриджем в сборе 18 для образования изогнутого пути потока воздуха через полость 26 и каждый картридж 28 картриджа в сборе 18.
На расположенном дальше по ходу потока конце полости 26 находится выпускное отверстие 70 для воздуха полости, обеспечивающее сообщение по текучей среде между полостью 26 и мундштуком 20. Мундштук 20 образует выпускное отверстие 72 для воздуха мундштука для обеспечения прохождения потока воздуха от системы 10, генерирующей аэрозоль, к пользователю.
Во время использования системы 10, генерирующей аэрозоль, воздух втягивается в систему через впускное отверстие 46 для воздуха системы, через впускное отверстие 52 для воздуха испарителя и в проход 54 для потока воздуха, где испаренный жидкий субстрат 58, образующий аэрозоль, захватывается в поток воздуха. Затем поток воздуха протекает через выпускное отверстие 56 для воздуха испарителя в полость 26 и каждый из картриджей 28 картриджа в сборе 18, где летучие соединения из по меньшей мере одного субстрата 42, образующего аэрозоль, картриджа захватываются в поток воздуха. Затем поток воздуха протекает через выпускное отверстие 70 для воздуха полости и выходит за пределы системы 10, генерирующей аэрозоль, через выпускное отверстие 72 для воздуха мундштука для доставки пользователю испаренного жидкого субстрата 58, образующего аэрозоль, и летучих соединений из по меньшей мере одного субстрата 42, образующего аэрозоль, картриджа.
На фиг. 5 показана система 100, генерирующая аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100, генерирующая аэрозоль, подобна системе 10, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 1–4, и одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 112, генерирующее аэрозоль, которое по существу такое же, как и устройство 12, генерирующее аэрозоль, по фиг. 1–4, за исключением конфигурации полости 126. В частности, полость 126 имеет круглую форму поперечного сечения и не содержит никаких элементов блокировки потока воздуха. Это альтернативное расположение полости 126 вмещает альтернативную конструкцию картриджа в сборе.
Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит картридж в сборе 118, содержащий один или более картриджей 128. Каждый картридж 128 имеет круглую форму поперечного сечения и отличается от картриджей 28, показанных на фиг. 1–4, за счет расположения каждого впускного отверстия 138 для воздуха картриджа и каждого выпускного отверстия 140 для воздуха картриджа. В частности, каждое впускное отверстие 138 для воздуха картриджа расположено в первом конце корпуса 130 картриджа, и каждое выпускное отверстие 140 для воздуха картриджа расположено во втором конце корпуса 130 картриджа. Таким образом, когда один или более картриджей 128 собраны с образованием картриджа в сборе 118, линейный путь потока воздуха образован через картридж в сборе 118 и мундштук 120, как более подробно показано на фиг. 8.
Помимо конструктивных различий между картриджем в сборе 118, показанном на фиг. 5–8, и картриджем в сборе 18, показанном на фиг. 1–4, работа системы 100, генерирующей аэрозоль, по существу подобна работе системы 10, генерирующей аэрозоль.