УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ТЕПЛА ДЛЯ СИСТЕМЫ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ
DEVICE FOR HEAT DISSIPATION FOR AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к устройству для рассеивания тепла для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему устройство для рассеивания тепла, и к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль.
Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрически управляемую систему, генерирующую аэрозоль. Известные удерживаемые в руке электрически управляемые системы, генерирующие аэрозоль, обычно содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, выполненного специально для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. В некоторых примерах изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль, такой как табачный стержень или табачный штранг, и нагреватель, заключенный внутри устройства, генерирующего аэрозоль, вставлен внутрь субстрата, образующего аэрозоль, или вокруг него, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено внутрь устройства, генерирующего аэрозоль.
В существующих системах может быть затруднительным равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, посредством электрического нагревателя. Это может привести к тому, что некоторые области субстрата, образующего аэрозоль, перегреваются, а также может привести к тому, что некоторые области субстрата, образующего аэрозоль, недостаточно нагреваются. Оба эти состояния могут затруднить поддержание однородных характеристик аэрозоля. Это может представлять собой особую проблему для изделий, генерирующих аэрозоль, в которых субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, поскольку расходование субстрата, образующего аэрозоль, может привести к перегреванию одной или нескольких частей изделия, генерирующего аэрозоль.
Было бы желательно предоставить средство, способствующее равномерному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, в изделии, генерирующем аэрозоль.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для рассеивания тепла для использования с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, причем устройство для рассеивания тепла выполнено таким образом, что оно может быть соединено с возможностью отсоединения с устройством, генерирующим аэрозоль, и содержит негорючую пористую основную часть для поглощения тепла от электрического нагревательного элемента, причем пористая основная часть является теплопроводной, вследствие чего при использовании воздух, втягиваемый через пористую основную часть, нагревается посредством тепла, поглощенного пористой основной частью.
Преимущественно при использовании устройство для рассеивания тепла поглощает тепло от нагревательного элемента и передает его воздуху, втягиваемому через устройство для рассеивания тепла, вследствие чего воздух может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла, в основном за счет конвекции. Это может обеспечить более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, относительно существующих систем, в которых субстрат, образующий аэрозоль, нагревается в основном за счет теплопроводности от нагревательного элемента. Например, это может уменьшать вероятность или предотвращать появление областей локальной высокой температуры, или «горячих точек», в субстрате, образующем аэрозоль, которое в противном случае может быть вызвано кондуктивным нагреванием. Это может быть особенно преимущественным, когда устройство для рассеивания тепла используется с изделиями, генерирующими аэрозоль, в которых субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, поскольку это может способствовать предотвращению перегревания, которое в противном случае может происходить в результате расходования субстрата, образующего аэрозоль. Например, если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в средстве для удержания жидкости, устройство для рассеивания тепла может способствовать уменьшению или предотвращению перегревания субстрата, образующего аэрозоль, или средства для удержания жидкости, даже когда средство для удержания жидкости является сухим.
В контексте данного документа термин «пористый» охватывает материалы, которые по своей природе являются пористыми, а также по сути непористые материалы, которые были сделаны пористыми или проницаемыми за счет обеспечения их множеством отверстий. Пористая основная часть может быть образована из штранга из пористого материала, например, металлического пеноматериала. Альтернативно пористая основная часть может быть образована из множества твердых элементов, между которыми предусмотрено множество отверстий. Например, пористая основная часть может содержать пучок волокон или сетку из взаимно соединенных нитей. Пористый материал может иметь поры такого размера, которого достаточно, чтобы воздух мог втягиваться через пористую основную часть через поры. Например, поры в пористой основной части могут иметь средний поперечный размер менее чем приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно менее чем приблизительно 1,0 мм, наиболее предпочтительно менее чем приблизительно 0,5 мм. Альтернативно или дополнительно поры могут иметь средний поперечный размер больше чем приблизительно 0,01 мм. Например, поры могут иметь средний поперечный размер в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 1,0 мм и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,5 мм.
В контексте данного документа термин «поры» подразумевает те зоны пористого изделия, в которых материал отсутствует. Например, поперечный участок пористой основной части будет содержать части материала, образующего основную часть, и части, являющиеся пустотами между частями материала.
Средний поперечный размер пор рассчитывается путем вычисления среднего значения из наименьших значений поперечного размера каждой из пор. Размеры пор могут быть по существу постоянными вдоль длины пористой основной части. Альтернативно размеры пор могут варьироваться вдоль длины пористой основной части.
В контексте данного документа термин «поперечный размер» относится к размеру, который проходит в направлении, по существу перпендикулярном продольному направлению пористой основной части.
Распределение пористости пористой основной части может быть по существу равномерным. То есть поры в пористой основной части могут быть распределены по существу равномерно по поперечному участку пористой основной части. Распределение пористости может отличаться по поперечному участку пористой основной части. То есть локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть больше локальной пористости в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Например, локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть на 5-80 процентов больше, чем локальная пористость в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Это может обеспечить прохождение потока воздуха через пористую основную часть.
В контексте данного документа термин «поперечный участок» относится к области пористой основной части, которая находится в плоскости, как правило, перпендикулярной продольному размеру пористой основной части. Например, пористая основная часть может представлять собой стержень, и поперечный участок может представлять собой поперечное сечение стержня на любом отрезке длины вдоль стержня, или поперечный участок может представлять собой торцевую поверхность стержня.
В контексте данного документа термин «пористость» относится к доле объема, занимаемой пустым пространством в пористом изделии. В данном документе термин «локальная пористость» относится к доле пор в подобластях пористой основной части.
При изменении распределения пористости поток воздуха через пористую основную часть может быть изменен необходимым образом, например, для обеспечения улучшенных свойств аэрозоля. Например, это распределение пористости может изменяться в соответствии с характеристиками потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, или температурным профилем нагревательного элемента, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла.
В некоторых примерах локальная пористость может уменьшаться к центральной части пористой основной части. При такой компоновке поток воздуха через центральную часть пористой основной части уменьшается относительно периферии пористой основной части. Это может быть преимущественным в зависимости от температурного профиля нагревательного элемента или в зависимости от свойств потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. Например, эта компоновка может быть особенно преимущественной при использовании со внутренним нагревательным элементом, при использовании расположенным в направлении центральной части устройства для рассеивания тепла, поскольку это может обеспечивать увеличенную передачу тепла от нагревательного элемента к пористой основной части.
В других примерах локальная пористость может увеличиваться к центральной части пористой основной части. Такая компоновка может обеспечивать увеличенный поток воздуха через центральную часть пористой основной части и может быть преимущественной в зависимости от температурного профиля нагревательного элемента или в зависимости от свойств потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. Например, такая компоновка может быть особенно преимущественной при использовании с внешним нагревательным элементом, при использовании расположенным вокруг периферии устройства для рассеивания тепла, поскольку это может обеспечивать увеличенную передачу тепла от нагревательного элемента к пористой основной части.
Поскольку пористые основные части имеют высокое отношение площади поверхности к объему, устройство для рассеивания тепла может обеспечивать быстрое и эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. Это может обеспечивать однородное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла.
В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет отношение площади поверхности к объему, составляющее по меньшей мере 20:1, предпочтительно по меньшей мере 100:1, более предпочтительно по меньшей мере 500:1. Преимущественно это может обеспечивать компактное устройство для рассеивания тепла, при этом позволяя осуществлять особенно эффективную передачу тепловой энергии от нагревательного элемента к воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Это может привести к более быстрому и однородному нагреванию воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла по сравнению с пористыми основными частями, имеющими более низкие отношения площади поверхности к объему.
2
2
2
2
В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет высокую удельную площадь поверхности. Она представляет собой меру общей площади поверхности основной части на единицу массы. Преимущественно это может обеспечивать легкое устройство для рассеивания тепла с большой площадью поверхности для эффективной передачи тепловой энергии от нагревательного элемента к воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Например, пористая основная часть может иметь удельную площадь поверхности, составляющую по меньшей мере 0,01 м/г, предпочтительно по меньшей мере 0,05 м/г, более предпочтительно по меньшей мере 0,1 м/г, наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,5 м/г.
Пористая основная часть предпочтительно имеет пористость открытых пор в диапазоне от приблизительно 60 процентов до приблизительно 90 процентов объема пустот к объему материала.
В некоторых вариантах осуществления пористая основная часть имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть пористая основная часть может оказывать низкое сопротивление прохождению воздуха через устройство для рассеивания тепла. В таких примерах пористая основная часть по существу не влияет на сопротивление втягиванию системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. В некоторых вариантах осуществления сопротивление втягиванию (RTD) пористой основной части находится в диапазоне от приблизительно 10 до 130 мм водяного столба, предпочтительно от приблизительно 40 до 100 мм водяного столба. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002 с блокированием какой-либо вентиляции.
Пористая основная часть является негорючей. В контексте данного документа термин «негорючий» относится к материалу, который является негорючим при температуре 750 градусов Цельсия или ниже, предпочтительно при температуре 400 градусов Цельсия или ниже.
Пористая основная часть является теплопроводной. В контексте данного документа термин «теплопроводный» относится к материалу, имеющему теплопроводность по меньшей мере 10 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К и наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. Преимущественно это может уменьшить тепловую инерцию устройства для рассеивания тепла и позволить быстро скорректировать температуру устройства для рассеивания тепла под изменения в температуре нагревательного элемента, например, если нагревательный элемент нагревается в соответствии с режимом нагревания, который изменяется с течением времени, при этом по-прежнему обеспечивая возможность равномерного нагревания воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. Кроме того, при высокой теплопроводности будет выше термостойкость через пористую основную часть. Это может позволить температуре частей пористой основной части, которые удалены от нагревательного элемента при использовании, поддерживаться на аналогично высоком уровне с температурой частей пористой основной части, которые находятся ближе всего к нагревательному элементу при использовании. Это может обеспечивать особенно эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть.
Пористая основная часть может быть выполнена из любого подходящего материала или материалов. Подходящие материалы включают, без ограничения, алюминий, медь, сталь, серебро, цинк, теплопроводные полимеры или любую их комбинацию или сплав.
Пористая основная часть может быть выполнена таким образом, что через нее проникает электрический нагревательный элемент, образующий часть устройства, генерирующего аэрозоль, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль. Термин «проникает» означает, что нагревательный элемент по меньшей мере частично проходит в пористую основную часть. Таким образом, нагревательный элемент может быть заключен в пористой основной части. При такой компоновке за счет операции проникновения, нагревательный элемент вводится в непосредственную близость с пористой основной частью или в контакт с ней. Это может повышать передачу тепла между нагревательным элементом и пористой основной частью и, следовательно, воздухом, втягиваемым через пористую основную часть, относительно примеров, в которых через пористую основную часть не проникает нагревательный элемент.
Нагревательный элемент в целях удобства может иметь форму иглы, штыря, стержня или пластины, которые могут быть вставлены в устройство для рассеивания тепла. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать более одного нагревательного элемента, при этом в настоящем описании ссылка на нагревательный элемент означает один или несколько нагревательных элементов.
Пористая основная часть может образовывать полость или отверстие для размещения в нем электрического нагревательного элемента, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль.
В любом из вышеперечисленных вариантов осуществления пористая основная часть может быть жесткой.
Пористая основная часть может быть выполнена с возможностью прокалывания нагревательным элементом, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль. Например, пористая основная часть может содержать пеноматериал, выполненный с возможностью прокалывания нагревательным элементом. Пористая основная часть может быть выполнена из металлического пеноматериала.
В любом из вышеперечисленных вариантов осуществления электрический нагревательный элемент может быть предусмотрен в качестве устройства, генерирующего аэрозоль, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла, в качестве части изделия, генерирующего аэрозоль, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла, в качестве части устройства для рассеивания тепла или возможна любая комбинация вышеперечисленного. Устройство для рассеивания тепла может содержать электрический нагревательный элемент, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью. В таких вариантах осуществления пористая основная часть выполнена с возможностью поглощения тепла от нагревательного элемента и передачи его воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. При такой компоновке нагревательный элемент может быть легко заменен за счет замены устройства для рассеивания тепла, что позволяет повторно использовать устройство, генерирующее аэрозоль, с новым устройством для рассеивания тепла.
Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько внешних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов или один или несколько внешних нагревательных элементов и один или несколько внутренних нагревательных элементов. В контексте данного документа термин «внешний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен снаружи устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана. В контексте данного документа термин «внутренний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен по меньшей мере частично внутри устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана.
Один или несколько внешних нагревательных элементов могут содержать массив из внешних нагревательных элементов, расположенных вокруг периферии устройства для рассеивания тепла, например, на наружной поверхности пористой основной части. В некоторых примерах внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления устройства для рассеивания тепла. При такой компоновке нагревательные элементы могут проходить вдоль того же направления, в котором устройство для рассеивания тепла может быть вставлено в полость в устройстве, генерирующем аэрозоль, или извлечено из нее. Это может уменьшить столкновение между нагревательными элементами и устройством, генерирующим аэрозоль, относительно устройств, в которых нагревательные элементы не выровнены с длиной устройства для рассеивания тепла. В некоторых вариантах осуществления внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления устройства для рассеивания тепла и расположены на расстоянии друг от друга в направлении по окружности. Если нагревательный элемент содержит один или несколько внутренних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов могут представлять собой любое подходящее количество нагревательных элементов. Например, нагревательный элемент может содержать один внутренний нагревательный элемент. Один внутренний нагревательный элемент может проходить вдоль продольного направления устройства для рассеивания тепла.
Если электрический нагревательный элемент образует часть устройства для рассеивания тепла, устройство для рассеивания тепла может дополнительно содержать один или несколько электрических контактов, посредством которых электрический нагревательный элемент может соединяться с источником питания, например, источником питания в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Электрический нагревательный элемент может представлять собой электрически резистивный нагревательный элемент.
Электрический нагревательный элемент может содержать токоприемник, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью. Электрический нагревательный элемент может представлять собой токоприемник, образующий часть устройства для рассеивания тепла. Предпочтительно токоприемник встроен в пористую основную часть.
В данном контексте термин «токоприемник» относится к материалу, который может преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. При размещении внутри флуктуационного электромагнитного поля вихревые токи, вызванные в токоприемнике, вызывают нагрев токоприемника. Поскольку токоприемник находится в тепловом контакте с устройством для рассеивания тепла, устройство для рассеивания тепла нагревается токоприемником.
В таких вариантах осуществления устройство для рассеивания тепла предназначено для вхождения в контакт с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим источник индукционного нагрева. Источник индукционного нагрева, или катушка индуктивности, генерирует флуктуационное электромагнитное поле для нагрева токоприемника, расположенного внутри флуктуационного электромагнитного поля. При использовании устройство для рассеивания тепла входит в контакт с устройством, генерирующим аэрозоль, таким образом, чтобы токоприемник располагался внутри флуктуационного электромагнитного поля, генерируемого катушкой индуктивности.
Токоприемник может иметь форму штыря, стержня или пластины. Токоприемник предпочтительно имеет длину от 5 мм до 15 мм, например, от 6 мм до 12 мм или от 8 мм до 10 мм. Токоприемник предпочтительно имеет ширину от 1 мм до 5 мм и может иметь толщину от 0,01 мм до 2 мм, например, от 0,5 мм до 2 мм. В предпочтительном варианте осуществления токоприемник может иметь толщину от 10 микрометров до 500 микрометров или еще более предпочтительно от 10 до 100 микрометров. Если токоприемник имеет постоянное поперечное сечение, например, круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительную ширину или диаметр от 1 мм до 5 мм.
Токоприемник может быть выполнен из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, расположенного ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Предпочтительные токоприемники содержат металл или углерод. Предпочтительный токоприемник может содержать ферромагнитный материал, например, ферритный чугун, или ферромагнитную сталь, или нержавеющую сталь. Подходящий токоприемник может быть выполнен из алюминия или содержать его. Предпочтительные токоприемники могут быть выполнены из нержавеющей стали серии 400, например, нержавеющей стали марки 410, или марки 420, или марки 430. Разные материалы будут рассеивать разные количества энергии при размещении внутри электромагнитных полей, имеющих одинаковые значения частоты и напряженности поля. Таким образом, параметры токоприемника, такие как тип материала, длина, ширина и толщина, могут быть изменены для обеспечения требуемого рассеяния мощности внутри известного электромагнитного поля.
Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Подходящие токоприемники могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например, с металлическими дорожками, образованными на поверхности керамического сердечника.
Токоприемник может иметь защитный внешний слой, например, защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, охватывающий токоприемник. Токоприемник может содержать защитное покрытие, образованное из стекла, керамики или инертного металла поверх сердечника токоприемника.
Устройство для рассеивания тепла может содержать один токоприемник. Альтернативно устройство для рассеивания тепла может содержать более одного токоприемника.
Устройства для рассеивания тепла согласно настоящему изобретению могут содержать прокалывающий элемент на одном конце пористой основной части. Он может обеспечивать возможность удобным и простым образом прокалывать устройством для рассеивания тепла уплотнение на конце изделия, генерирующего аэрозоль, с которым оно должно использоваться, когда устройство для рассеивания тепла находится в контакте с изделием, генерирующим аэрозоль. Если изделие, генерирующее аэрозоль, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла, содержит хрупкую капсулу, например, хрупкую капсулу, содержащую субстрат, образующий аэрозоль, прокалывающий элемент может обеспечивать возможность устройству для рассеивания тепла удобным и простым образом прокалывать хрупкую капсулу, когда устройство для рассеивания тепла находится в контакте с изделием, генерирующим аэрозоль.
Расположенный ниже по потоку конец прокалывающего элемента предпочтительно имеет площадь поперечного сечения, которая меньше площади поперечного сечения участка прокалывающего элемента, расположенного непосредственно выше по потоку относительно расположенного ниже по потоку конца. В особенно предпочтительном варианте осуществления площадь поперечного сечения прокалывающего элемента уменьшается к коническому кончику на его расположенном ниже по потоку конце.
Прокалывающий элемент может быть образован из пористой основной части. Альтернативно прокалывающий элемент может представлять собой отдельный компонент, прикрепленный на расположенном ниже по потоку конце пористой основной части.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, причем изделие, генерирующее аэрозоль, имеет конец, подносимый ко рту, и дальний конец, расположенный выше по потоку относительно конца, подносимого ко рту, причем изделие содержит: устройство для рассеивания тепла согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше, причем устройство для рассеивания тепла расположено на дальнем конце изделия, генерирующего аэрозоль; и субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла, причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено таким образом, что при использовании воздух может втягиваться через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца к концу, подносимому ко рту.
В контексте данного документа термин «нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, который при его нагреве высвобождает летучие соединения, способные образовывать аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и нетабачный материал.
Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля, которое способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердый субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте данного 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 по сути являются стойкими к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. 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. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более веществ для образования аэрозоля. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать раствор никотина. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. 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, дополнительно содержит вещество для образования аэрозоля.
В контексте данного документа термин «жидкий субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, образующему аэрозоль, который скорее находится в жидкой форме, чем в твердой. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть по меньшей мере частично поглощен средством для удержания жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, включает субстрат, образующий аэрозоль, в форме геля.
В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «средство для удержания жидкости» относится к компоненту, способному удерживать с возможностью высвобождения жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Средство для удержания жидкости может представлять собой, или может содержать, пористый или волокнистый материал, который поглощает или иным образом удерживает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с которым оно вводится в контакт, при этом обеспечивая возможность высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, путем испарения.
Средство для удержания жидкости предпочтительно содержит поглощающий материал, например, поглощающий полимерный материал. Примеры подходящих материалов для удержания жидкости включают волокнистые полимеры и пористые полимеры, такие как пеноматериалы с открытыми порами. Средство для удержания жидкости может содержать волокнистую ацетилцеллюлозу или волокнистый целлюлозный полимер. Средство для удержания жидкости может содержать пористый полипропиленовый материал. Подходящие материалы, способные удерживать жидкость, известны специалисту в данной области техники.
Средство для удержания жидкости или расположено в пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, или образует по меньшей мере часть пути потока воздуха, который проходит через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно одно или несколько отверстий, образованных в средстве для удержания жидкости, образуют часть пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, между дальним концом изделия и концом, подносимым ко рту, изделия.
Средство для удержания жидкости может быть в форме трубки, имеющей центральный просвет. В этом случае стенки трубки выполнены из подходящего материала для удержания жидкости или содержат его.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, включают в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием. Например, дозу жидкого субстрата, образующего аэрозоль, можно ввести в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием.
Изделия согласно настоящему изобретению могут содержать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находящийся в хрупкой капсуле. Хрупкая капсула может быть расположена между дальним концом и средней точкой изделия.
В контексте данного документа термин «хрупкая капсула» относится к капсуле, которая выполнена с возможностью вмещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, после ее разламывания или разрушения. Хрупкая капсула может быть выполнена из ломкого материала или содержать его, этот материал легко ломается пользователем для высвобождения содержания капсулы, представляющего собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Например, капсула может быть сломана посредством внешнего усилия, такого как давление пальцев, или за счет контакта с прокалывающим или разрывающим элементом.
Хрупкая капсула предпочтительно имеет сфероидальную форму, например, сферическую или овальную форму, имеющую максимальный размер в диапазоне от 2 мм до 8 мм, например, от 4 мм до 6 мм. Хрупкая капсула может содержать объем в диапазоне от 20 до 300 микролитров, например, от 30 до 200 микролитров. Такой диапазон может обеспечивать возможность выполнения пользователем от 10 до 150 затяжек аэрозоля.
Хрупкая капсула может иметь ломкую оболочку, или она может иметь такую форму, которая способствует разрушению при воздействии внешнего усилия. Хрупкая капсула может быть выполнена таким образом, что она разрушается при приложении внешнего усилия. Например, хрупкие капсулы могут быть выполнены с возможностью разрушения при характерном заданном внешнем усилии, тем самым высвобождая жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Хрупкая капсула может быть выполнена с ослабленной или ломкой частью в ее оболочке, чтобы упростить разрушение. Хрупкая капсула может быть выполнена с возможностью вхождения в контакт с прокалывающим элементом для разламывания капсулы и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно хрупкая капсула имеет сопротивление разлому в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2,5 килограмм-сила (кгс), например, от 1,0 до 2,0 кгс.
Оболочка хрупкой капсулы может содержать подходящий полимерный материал, например, материал на основе желатина. Оболочка капсулы может содержать целлюлозный материал или крахмальный материал.
Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находится с возможностью высвобождения в хрупкой капсуле и изделие дополнительно содержит средство для удержания жидкости, расположенное вблизи от хрупкой капсулы для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в изделии после его высвобождения из хрупкой капсулы.
Средство для удержания жидкости предпочтительно способно поглощать от 105% до 110% от общего объема жидкости, находящегося в хрупкой капсуле. Это способствует предотвращению утечки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из изделия после разламывания хрупкой капсулы для высвобождения ее содержимого. Предпочтительно, чтобы средство для удержания жидкости было насыщено в диапазоне от 90% до 95% после высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из хрупкой капсулы.
Хрупкая капсула может быть расположена рядом со средством для удержания жидкости в изделии таким образом, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, выделяющийся из хрупкой капсулы, может контактировать со средством для удержания жидкости и удерживаться им. Хрупкая капсула может быть расположена в средстве для удержания жидкости. Например, средство для удержания жидкости может иметь форму трубки, имеющей просвет, и хрупкая капсула, содержащая жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть расположена в просвете трубки.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то твердый субстрат, образующий аэрозоль, может находиться непосредственно ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Например, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может упираться в устройство для рассеивания тепла. В других вариантах осуществления твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть расположен на расстоянии в продольном направлении от устройства для рассеивания тепла.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и изделие дополнительно содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. В таких вариантах осуществления средство для удержания жидкости может быть расположено непосредственно ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Например, средство для удержания жидкости может упираться в устройство для рассеивания тепла. В других вариантах осуществления средство для удержания жидкости может быть расположено на расстоянии в продольном направлении от устройства для рассеивания тепла.
При такой компоновке кондуктивный теплообмен между устройством для рассеивания тепла и средством для удержания жидкости или твердым субстратом, образующим аэрозоль, может быть уменьшен. Это может дополнительно уменьшать вероятность или предотвращать появление областей локальной высокой температуры, или «горячих точек», в средстве для удержания жидкости или субстрате, образующем аэрозоль, которое в противном случае может быть вызвано кондуктивным нагреванием.
Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут дополнительно содержать опорный элемент, который может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. Опорный элемент может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости.
Опорный элемент может быть выполнен из любого подходящего материала или сочетания материалов. Например, опорный элемент может быть выполнен из одного или нескольких материалов, выбранных из группы, состоящей из: ацетилцеллюлозы; картона; гофрированной бумаги, такой как гофрированная теплостойкая бумага или гофрированная пергаментная бумага; и полимерных материалов, таких как полиэтилен низкой плотности (LDPE). В предпочтительном варианте осуществления опорный элемент выполнен из ацетилцеллюлозы. Опорный элемент может содержать полый трубчатый элемент. Например, опорный элемент содержит полую ацетилцеллюлозную трубку. Опорный элемент предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль.
Опорный элемент может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. Например, опорный элемент может иметь наружный диаметр, составляющий 7,2 миллиметра +/- 10 процентов.
Опорный элемент может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления опорный элемент имеет длину приблизительно 8 миллиметров.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, например, элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно опорного элемента и может упираться в опорный элемент. Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. Например, элемент, охлаждающий аэрозоль, может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может иметь общую площадь поверхности от приблизительно 300 квадратных миллиметров на миллиметр длины до приблизительно 1000 квадратных миллиметров на миллиметр длины. В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, имеет общую площадь поверхности приблизительно 500 квадратных миллиметров на миллиметр длины.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно оказывает малое сопротивление прохождению воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно, элемент, охлаждающий аэрозоль, по существу не влияет на сопротивление втягиванию изделия, генерирующего аэрозоль.
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать множество каналов, проходящих в продольном направлении. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы листовым материалом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования каналов. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы одним листом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов. В качестве альтернативы множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы несколькими листами, которые были обработаны одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов.
В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из металлической фольги, полимерного материала и по существу непористой бумаги или картона. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), полимолочной кислоты (PLA), ацетилцеллюлозы (CA) и алюминиевой фольги.

В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из биоразлагаемого материала. Например, собранный лист из непористой бумаги или собранный лист из биоразлагаемого полимерного материала, такого как полимолочная кислота или материал марки Mater-Bi (имеющееся в продаже семейство сополиэфиров на основе крахмала). В особенно предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из полимолочной кислоты.
2
Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть выполнен из собранного листа материала, имеющего удельную площадь поверхности от приблизительно 10 квадратных миллиметров на миллиграмм до приблизительно 100 квадратных миллиметров на миллиграмм веса. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть выполнен из собранного листа материала, имеющего удельную площадь поверхности приблизительно 35 мм/мг.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, расположенный на конце, подносимом ко рту, изделия, генерирующего аэрозоль. Мундштук может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно элемента, охлаждающего аэрозоль, и может упираться в элемент, охлаждающий аэрозоль. Мундштук может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. В таких вариантах осуществления мундштук может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости. Мундштук может содержать фильтр. Фильтр может быть выполнен из одного или нескольких подходящих фильтрующих материалов. Многие такие фильтрующие материалы известны из уровня техники. В одном варианте осуществления мундштук может содержать фильтр, выполненный из ацетилцеллюлозного волокна.
Мундштук предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Мундштук может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления мундштук имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10%.
Мундштук может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров. Например, мундштук может иметь длину от приблизительно 7 мм до приблизительно 12 мм.
Элементы изделия, образующего аэрозоль, могут быть окружены наружной оберткой, например, в форме стержня. Обертка может окружать по меньшей мере расположенную ниже по потоку часть устройства для рассеивания тепла. В некоторых вариантах осуществления обертка окружает устройство для рассеивания тепла вдоль по существу всей длины устройства для рассеивания тепла. Наружная обертка может быть выполнена из любого подходящего материала или сочетания материалов. Предпочтительно наружная обертка является непористой.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя, который поглощает субстрат, образующий аэрозоль, во время использования, может иметь по существу цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя может быть по существу удлиненным. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя также имеет длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10 процентов.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 мм.
Субстрат, образующий аэрозоль, или, если применимо, средство для удержания жидкости может иметь длину в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. В одном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 10 мм. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 12 мм.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Наружный диаметр субстрата, образующего аэрозоль, или средства для удержания жидкости может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. В одном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь наружный диаметр приблизительно 7,2 мм +/- 10 процентов.
При использовании устройство для рассеивания тепла предпочтительно нагревает воздух, втягиваемый через него, до температуры от 200 до 220 градусов Цельсия. Воздух предпочтительно охлаждается до температуры приблизительно 100 градусов в элементе, охлаждающем аэрозоль. Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, и нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше.
В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой устройство, содержащее один или несколько компонентов, используемых для подачи энергии от электрического источника питания на субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть описано как нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент. Нагревательный элемент или нагреватель используется для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, или субстрата, выделяющего растворитель, чистящего расходного материала с образованием чистящего растворителя.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент, который за счет подачи электропитания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, может содержать: корпус, имеющий полость для размещения в ней изделия, генерирующего аэрозоль, и контроллер, выполненный с возможностью подачи питания от источника питания на электрический нагревательный элемент системы.
Электрический нагревательный элемент может образовывать часть изделия, генерирующего аэрозоль, часть устройства для рассеивания тепла, часть устройства, генерирующего аэрозоль, или любую их комбинацию.
В предпочтительных вариантах осуществления электрический нагревательный элемент образует часть устройства.
Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько нагревательных элементов.
В предпочтительных вариантах осуществления электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, содержит электрический нагревательный элемент и корпус, имеющий полость, и причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, размещается в полости таким образом, что электрический нагревательный элемент проникает в устройство для рассеивания тепла. Нагревательный элемент в целях удобства может иметь форму иглы, штыря, стержня или пластины, которые могут быть вставлены в устройство для рассеивания тепла.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше, изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль. В таких вариантах осуществления устройство для рассеивания тепла и изделие, генерирующее аэрозоль, представляют собой отдельные компоненты, которые могут быть независимо размещены в полости устройства. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, расположен на расположенном выше по потоку конце изделия, генерирующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В таких вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, во время использования. Предпочтительно средство для удержания жидкости расположено на расположенном выше по потоку конце изделия, генерирующего аэрозоль. Изделие может содержать одно или несколько из опорного элемента, элемента, охлаждающего аэрозоль, и мундштука, расположенных ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, как описано выше.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат электрический нагревательный элемент. Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько внешних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов или один или несколько внешних нагревательных элементов и один или несколько внутренних нагревательных элементов. В контексте данного документа термин «внешний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен снаружи устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана. В контексте данного документа термин «внутренний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен по меньшей мере частично внутри устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана.
Один или несколько внешних нагревательных элементов могут содержать массив из внешних нагревательных элементов, расположенных вокруг внутренней поверхности полости. В некоторых примерах внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления полости. При такой компоновке нагревательные элементы могут проходить вдоль того же направления, в котором устройство для рассеивания тепла и изделие вставляют в полость и извлекают из нее. Это может уменьшить столкновение нагревательных элементов с устройством для рассеивания тепла относительно устройств, в которых нагревательные элементы не выровнены с длиной полости. В некоторых вариантах осуществления внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления полости и расположены на расстоянии друг от друга в направлении по окружности. Если нагревательный элемент содержит один или несколько внутренних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов могут представлять собой любое подходящее количество нагревательных элементов. Например, нагревательный элемент может содержать один внутренний нагревательный элемент. Один внутренний нагревательный элемент может проходить вдоль продольного направления полости.
Электрический нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамику (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы 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 является зарегистрированным товарным знаком компании Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Денвер, Колорадо. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть факультативно встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton, фольгу, полностью состоящую из полиимида или слюды. Kapton является зарегистрированным товарным знаком компании E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Уилмингтон, Делавэр 19898, Соединенные Штаты Америки.
Если электрический нагревательный элемент содержит токоприемник, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью устройства для рассеивания тепла, устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля в полости. ;электрический источник питания, соединенный с индукционной катушкой. Индукционная катушка может содержать один или несколько витков, которые генерируют флуктуационное электромагнитное поле. Виток или витки могут окружать полость.
Предпочтительно устройство выполнено с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля частотой от 1 до 30 МГЦ, например, от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц. Предпочтительно устройство выполнено с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля, имеющего напряженность поля (магнитного поля) от 1 до 5 кА/м, например, от 2 до 3 кА/м, например, приблизительно 2,5 кА/м.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным или карманным устройством, генерирующим аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 70 миллиметров до приблизительно 120 миллиметров.
Устройство может дополнительно содержать источник питания для подачи электропитания на электрический нагревательный элемент. Источник питания может являться любым подходящим источником питания, например, источником напряжения постоянного тока, таким как батарея. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В других примерах источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.
Контроллер может представлять собой простой переключатель. В качестве альтернативы контроллер может представлять собой электрическую схему, и он может содержать один или несколько микропроцессоров или микроконтроллеров.
В контексте данного документа «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются для описания относительных положений элементов или частей элементов устройства для рассеивания тепла, изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, относительно направления, в котором воздух втягивается через систему во время ее использования.
В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом устройства для рассеивания тепла, изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.
В контексте данного документа термин «диаметр» используется для описания максимального размера в поперечном направлении устройства для рассеивания тепла, изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «длина» используется для описания максимального размера в продольном направлении.
В контексте данного документа термин «соединен с возможностью отсоединения» означает, что два или более компонентов системы, таких как устройство для рассеивания тепла и устройство, или изделие и устройство могут быть соединены и отсоединены друг от друга без существенного повреждения какого-либо компонента. Например, изделие может быть извлечено из устройства, когда субстрат, образующий аэрозоль, израсходован. Устройство для рассеивания тепла может быть одноразовым. Устройство для рассеивания тепла может быть многоразовым.
Признаки, описанные в отношении одного или нескольких аспектов, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении устройства для рассеивания тепла согласно первому аспекту, могут быть в равной степени применены к изделию согласно второму аспекту или системе согласно третьему аспекту, и наоборот.
Настоящее изобретение далее описано только посредством примеров со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показано схематическое продольное сечение устройства для рассеивания тепла согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения для использования с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, и изделием, генерирующим аэрозоль;
на фиг. 2 показано схематическое продольное сечение изделия, генерирующего аэрозоль, для использования с устройством для рассеивания тепла, показанным на фиг. 1;
на фиг. 3 показан схематический вид системы, генерирующей аэрозоль, согласно одному варианту осуществления, причем система содержит устройство для рассеивания тепла, показанное на фиг. 1, и изделие, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 2; и
на фиг. 4 показано схематическое продольное сечение изделия, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 показано устройство 100 для рассеивания тепла согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 для рассеивания тепла содержит пористую основную часть 110 в форме цилиндрического штранга теплопроводного материала. Пористая основная часть 110 имеет расположенный выше по потоку или дальний конец 120 и расположенный ниже по потоку или ближний конец 130, противоположный расположенному выше по потоку концу 120. Полость в форме гнезда 140 выполнена в расположенном выше по потоку конце 120 пористой основной части 110 и выполнена с возможностью размещения в ней нагревательного элемента в форме пластины, как описано ниже со ссылкой на фиг. 3. Поры в пористой основной части 110 сообщаются друг с другом с образованием множества проходов для потока воздуха, проходящих через пористую основную часть 110 от ее расположенного выше по потоку конца 120 к ее расположенному ниже по потоку концу 130.
На фиг. 2 изображено изделие 200, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством 100 для рассеивания тепла, показанным на фиг. 1. Изделие 200, генерирующее аэрозоль, содержит три элемента, выровненных по оси: трубчатое средство 210 для удержания жидкости, элемент 220, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 230. Каждый из этих трех элементов является по существу цилиндрическим элементом, каждый из которых имеет по существу одинаковый диаметр. Эти три элемента расположены последовательно и окружены непористой наружной оберткой 240 с образованием цилиндрического стержня.
Изделие 200, генерирующее аэрозоль, имеет дальний или расположенный выше по потоку конец 250 и ближний конец или конец 260, подносимый ко рту, противоположный расположенному выше по потоку концу 250, который пользователь вводит в свой рот во время использования. После сборки общая длина изделия 200, генерирующего аэрозоль, составляет от приблизительно 33 мм до приблизительно 45 мм, а диаметр составляет приблизительно 7,2 мм.
Средство 210 для удержания жидкости расположено на самом дальнем или расположенном выше по потоку конце 250 изделия 200, генерирующего аэрозоль. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, изделие 200 содержит хрупкую капсулу 212, расположенную в просвете 214 средства 210 для удержания жидкости. Хрупкая капсула 212 содержит жидкий субстрат 216, образующий аэрозоль.
Трубчатое средство 210 для удержания жидкости имеет длину 8 мм и выполнено из волокнистого ацетилцеллюлозного материала. Средство для удержания жидкости имеет способность к поглощению 35 микролитров жидкости. Просвет 214 трубчатого средства 210 для удержания жидкости обеспечивает путь для потока воздуха через средство 210 для удержания жидкости, а также служит для размещения хрупкой капсулы 212. Материал средства для удержания жидкости может быть любым другим подходящим волокнистым или пористым материалом.
Хрупкая капсула 212 имеет овально-сфероидальную форму, причем наибольший размер овала выровнен с осью просвета 214. Овально-сфероидальная форма капсулы может означать, что ее проще сломать, чем если бы она была круглой сферической по форме, но могут использоваться другие формы капсулы. Капсула 212 имеет наружную оболочку, содержащую полимерный материал на основе желатина, окружающий жидкий субстрат, образующий аэрозоль.
Жидкий субстрат 216, образующий аэрозоль, содержит пропиленгликоль, экстракт никотина и 20 весовых процентов воды. Необязательно может быть добавлен широкий ряд ароматизаторов. Широкий ряд веществ для образования аэрозоля может быть использован в качестве альтернативы или в дополнение к пропиленгликолю. Капсула имеет длину приблизительно 4 мм и содержит объем приблизительно 33 микролитра жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Элемент 220, охлаждающий аэрозоль, расположен непосредственно ниже по потоку относительно средства 210 для удержания жидкости и упирается в него. При использовании летучие вещества, высвобождаемые из субстрата 216, образующего аэрозоль, проходят вдоль элемента 220, охлаждающего аэрозоль, в направлении конца 260, подносимого ко рту, изделия 200, генерирующего аэрозоль. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 220, охлаждающего аэрозоль, для образования аэрозоля, который вдыхается пользователем. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2, элемент 220, охлаждающий аэрозоль, содержит гофрированный и собранный лист 222 из полимолочной кислоты, окруженный оберткой 224. Гофрированный и собранный лист 222 из полимолочной кислоты определяет несколько продольных каналов, которые проходят вдоль длины элемента 220, охлаждающего аэрозоль.
Мундштук 230 расположен непосредственно ниже по потоку относительно элемента 220, охлаждающего аэрозоль, и упирается в него. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, мундштук 230 содержит традиционный фильтр 232 из ацетилцеллюлозного волокна с низкой эффективностью фильтрации.
Для сборки изделия 200, генерирующего аэрозоль, три цилиндрических элемента, описанных выше, выравнивают и плотно обертывают наружной оберткой 240. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 2, наружная обертка 240 выполнена из непористого листового материала. В других примерах наружная обертка может содержать пористый материал, такой как сигаретная бумага.
На фиг. 3 показана система, генерирующая аэрозоль, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 100 для рассеивания тепла, изделие 200, генерирующее аэрозоль, и устройство 300, генерирующее аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 310, образующий полость 320 для размещения в ней устройства 100 для рассеивания тепла и изделия 200, генерирующего аэрозоль. Устройство 300 дополнительно содержит нагреватель 330, содержащий главную часть 332 и нагревательный элемент в форме нагревательной пластины 334, которая проникает в устройство 100 для рассеивания тепла таким образом, что часть нагревательной пластины 334 проходит в гнездо 140 в пористой основной части 110, когда устройство 100 для рассеивания тепла размещено в полости 320, как показано на фиг. 3. Нагревательная пластина 334 содержит резистивные нагревательные дорожки 336 для резистивного нагревания устройства 100 для рассеивания тепла. Контроллер 340 управляет работой устройства 300, в том числе подачей электрического тока от батареи 350 на резистивные нагревательные дорожки 336 нагревательной пластины 334.
В примере, показанном на фиг. 3, хрупкая капсула была разрушена перед вставкой изделия 200 в полость 320 устройства 300. Таким образом, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, показан как поглощенный средством 210 для удержания жидкости. В других примерах хрупкая капсула может быть разрушена после или во время вставки изделия 200, генерирующего аэрозоль, в полость 320 устройства 300. Например, устройство 100 для рассеивания тепла может иметь прокалывающий элемент на своем расположенном ниже по потоку конце, который выполнен с возможностью вхождения в контакт с хрупкой капсулой и ее разрушения во время вставки изделия 200, генерирующего аэрозоль, в полость 320.
Во время использования контроллер 340 подает электрический ток от батареи 350 к резистивным нагревательным дорожкам 336 для нагревания нагревательной пластины 334. Тепловая энергия затем поглощается пористой основной частью 110 устройства 100 для рассеивания тепла для нагревания пористой основной части 110. Воздух втягивается в устройство 300 через впускные отверстия для воздуха (не показаны) и затем через устройство 100 для рассеивания тепла и вдоль изделия 200, генерирующего аэрозоль, пользователем от дальнего конца 120 устройства 100 для рассеивания тепла к концу 260, подносимому ко рту, изделия 200, генерирующего аэрозоль. По мере втягивания воздуха через пористую основную часть 110 воздух нагревается посредством тепла, поглощенного пористой основной частью 110 от нагревательной пластины 334, перед прохождением через средство 210 для удержания жидкости изделия 200, генерирующего аэрозоль, для нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в средстве 210 для удержания жидкости. Предпочтительно воздух нагревается устройством для рассеивания тепла до температуры от 200 до 220 градусов Цельсия. Затем воздух предпочтительно охлаждается до температуры приблизительно 100 градусов по мере его втягивания через элемент, охлаждающий аэрозоль.
Во время цикла нагревания по меньшей мере некоторые из одного или нескольких летучих соединений в субстрате, генерирующем аэрозоль, испаряются. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, захватывается в воздух, протекающий через средство 210 для удержания жидкости, и конденсируется в элементе 220, охлаждающем аэрозоль, и мундштучной части 230 с образованием вдыхаемого аэрозоля, который выходит из изделия 200, генерирующего аэрозоль, на его конце 260, подносимом ко рту.
На фиг. 4 показано изделие 400, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Изделие 400, генерирующее аэрозоль, имеет конструкцию, подобную конструкции изделия 200, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 2, причем подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. По аналогии с изделием 200, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 2, изделие 400, генерирующее аэрозоль, содержит средство 410 для удержания жидкости, элемент 420, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 430, выровненные по оси и окруженные непористой наружной оберткой 440 с образованием цилиндрического стержня: Однако в отличие от генерирующего устройства 200, показанного на фиг. 2, в изделии 400, генерирующем аэрозоль, устройство 100 для рассеивания тепла расположено на расположенном выше по потоку конце 450 изделия 400, генерирующего аэрозоль, а также окружено наружной оберткой 440, вследствие чего устройство 100 для рассеивания тепла образует часть изделия 400, генерирующего аэрозоль. Как показано на фиг. 4, перегородка 405 предусмотрена между расположенным ниже по потоку концом устройства 100 для рассеивания тепла и расположенным выше по потоку концом средства 410 для удержания жидкости для сведения к минимуму степени, до которой средство 410 для удержания жидкости может быть нагрето за счет теплопроводности от устройства 100 для рассеивания тепла.
Поскольку устройство 100 для рассеивания тепла образует часть изделия 400, генерирующего аэрозоль, устройство 100 для рассеивания тепла соединено с возможностью отсоединения с устройством как один компонент с остальной частью изделия 400, генерирующего аэрозоль, а не как два отдельных компонента, как в случае с вариантами осуществления, показанными на фиг. 1-3. Применение изделия 400, генерирующего аэрозоль, во всем остальном аналогично описанному выше в отношении фиг. 3.
Вышеописанные конкретные варианты осуществления и примеры иллюстрируют, но не ограничивают изобретение. Следует понимать, что возможны и другие варианты осуществления изобретения, и описанные в данном документе конкретные варианты осуществления и примеры не являются исчерпывающими.
Например, хотя в примерах, показанных на фиг. 1-4, изображено, что изделия 100 и 400, генерирующие аэрозоль, содержат одну хрупкую капсулу, в других примерах может быть предусмотрено две или более хрупких капсул. Альтернативно изделия могут содержать твердый субстрат, образующий аэрозоль.
Кроме того, хотя в примерах, показанных на фиг. 1-4, изображено, что нагревательный элемент в виде нагревательной пластины расположен так, что он проходит в устройство для рассеивания тепла, нагревательный элемент может быть выполнен в виде одного или нескольких нагревательных элементов, проходящих вокруг периферии полости. Дополнительно или альтернативно нагревательный элемент может содержать токоприемник, расположенный в устройстве для рассеивания тепла. Например, токоприемник в форме пластины может быть расположен в устройстве для рассеивания тепла в контакте с пористой основной частью. Один или оба конца токоприемника могут быть заточены или заострены для облегчения вставки в устройство для рассеивания тепла.