ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА, СОДЕРЖАЩАЯ ВИБРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2020 года по МПК A24F47/00 

Настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль системам, картриджам для генерирующих аэрозоль систем и распылителям, содержащим вибрационный элемент для распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата. Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую курительную систему.

Один тип генерирующей аэрозоль системы представляет собой электрическую курительную систему. Электрические курительные системы обычно используют жидкий образующий аэрозоль субстрат, который распылается в форме аэрозоля. Электрические курительные системы обычно содержат источник питания, часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания запаса образующего аэрозоль субстрата, и распылитель. Стандартный тип распылителя, используемого в электрических курительных системах, содержит катушку из нагревательного провода, намотанную вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким образующим аэрозоль субстратом.

Другие известные типы распылителя используют ультразвуковые вибрации, а не тепло, для распыления жидкого субстрата. Существуют два основных типа распылителей, которые используют ультразвуковые вибрации для распыления жидкого субстрата и которые будут именоваться в данном документе «активными» и «пассивными» ультразвуковыми распылителями. «Пассивные» ультразвуковые распылители используют вибрационный элемент для передачи вибраций на жидкий субстрат. Эти вибрации создают волны давления в жидком субстрате, которые проталкивают субстрат через мелкую сетку или узкую область с целью распыления жидкости. «Активные» ультразвуковые распылители используют вибрационную сетку, через которую жидкий субстрат втягивается и распылается под действием вибраций.

Ультразвуковые распылители обеспечивают возможность генерирования аэрозолей, имеющих более стабильный размер капель, чем распылители, которые используют тепло для распыления жидкого субстрата. Ультразвуковые распылители обеспечивают также возможность генерирования аэрозолей, имеющих более низкую температуру, чем в случае распылителей, которые используют тепло для распыления жидкого субстрата. Однако недостаток большинства известных ультразвуковых распылителей состоит в том, что они неспособны распылять высоковязкие жидкости. Кроме того, большинство известных ультразвуковых распылителей для использования в электрических курительных системах неспособны генерировать аэрозоль при температуре, которая обеспечивает у пользователя ощущения в полости рта, сходные с ощущениями от дыма обычной сигареты или сигары.

Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, в которой указанные недостатки были бы устранены. Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, которая была бы способна распылять различные жидкие образующие аэрозоль субстраты, имеющие различные значения вязкости. Было бы также желательно создать электрическую курительную систему, имеющую усовершенствованный распылитель.

В первом аспекте настоящего изобретения предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата и нагревательные средства, расположенные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата. Генерирующая аэрозоль система дополнительно содержит вибрационный элемент, содержащий множество каналов, через которые обеспечивается возможность прохождения нагреваемого жидкого образующего аэрозоль субстрата с целью образования аэрозоля, и привод, расположенный с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу с целью генерирования аэрозоля.

При использовании, для пользователя обеспечивается возможность управления системой путем воздействия на переключатель или путем осуществления затяжек на мундштуке системы. Обеспечивается возможность активации указанных нагревательных средств для нагрева по меньшей мере части жидкого образующего аэрозоль субстрата. Обеспечивается возможность активации указанного привода для возбуждения вибраций в вибрационном элементе. Под действием вибраций в вибрационном элементе обеспечивается возможность деформации вибрационного элемента и каналов указанного множества каналов. Обеспечивается возможность приема нагреваемого жидкого образующего аэрозоль субстрата вибрационным элементом с впускной стороны. Под действием деформации указанных каналов обеспечивается возможность втягивания принятого нагреваемого образующего аэрозоль субстрата внутрь указанных каналов и возможность выброса аэрозольных капель с противоположной выпускной стороны указанного элемента, с распылением жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Вязкость жидкого образующего аэрозоль субстрата может иметь значительное влияние на скорость потока жидкости через генерирующую аэрозоль систему. Благодаря снижению вязкости жидкого образующего аэрозоль субстрата, обеспечивается возможность повышения скорости потока и повышения скорости распыления. В контексте данного документа термин «скорость распыления» описывает скорость генерирования аэрозоля системой. Иначе говоря, «скорость распыления» представляет собой разность между начальной массой образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, и остающейся массой образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, деленную на время распыления.

Нагревательные средства обеспечивают возможность нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата и снижения вязкости жидкого образующего аэрозоль субстрата. Благодаря нагреву жидкого образующего аэрозоль субстрата перед распылением, нагревательные средства обеспечивают возможность повышения скорости распыления. Благодаря нагреву образующего аэрозоль субстрата и снижению вязкости образующего аэрозоль субстрата перед распылением, обеспечивается также возможность повышения надежности системы.

Нагревательные средства обеспечивают возможность нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата до стабильной заданной температуры перед распылением. Таким образом обеспечивается возможность распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата при стабильной вязкости, и обеспечивается возможность генерирования аэрозоля системой при стабильной скорости распыления. Благодаря этому, обеспечивается возможность улучшения ощущений у пользователя.

Вязкость жидкого образующего аэрозоль субстрата может иметь значительное влияние на размер капель аэрозоля, генерируемого системой. Следовательно, благодаря нагреву жидкого образующего аэрозоль субстрата до стабильной заданной температуры перед распылением, обеспечивается возможность облегчения генерирования аэрозоля, имеющего стабильное распределение размеров капель.

Благодаря нагреву жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, превышающей окружающую температуру, перед распылением, обеспечивается также возможность снижения чувствительности системы к колебаниям окружающей температуры и возможность обеспечения пользователя стабильным аэрозолем при каждом использовании.

В контексте данного документа термин «размер капель» используется для обозначения аэродинамического размера капель, представляющего собой размер сферической капли единичной плотности, которая опускается с такой же скоростью, что и рассматриваемая капля. В данной области техники для описания размера аэрозольных капель используется ряд параметров. Они включают в себя массовый средний диаметр (mass median diameter, MMD) и массовый средний аэродинамический диаметр (mass median aerodynamic diameter, MMAD). В контексте данного документа термин «массовый средний диаметр (MMD)» используется для обозначения такого диаметра капли, относительно которого одна половина массы аэрозоля образована каплями меньшего диаметра, а другая половина ― каплями большего диаметра. В контексте данного документа термин «массовый средний аэродинамический размер (MMAD)» используется для обозначения диаметра сферы единичной плотности, которая имеет такие же аэродинамические свойства, что и капля средней массы из аэрозоля.

Существует ряд способов измерения размера капель, которые хорошо известны из уровня техники, в частности способы, в которых используются устройства на основе рассеяния лазерного излучения и устройства на основе инерционного столкновения. Лазерные дифракционные устройства обычно не определяют аэродинамический размер капель. Устройства на основе инерционного столкновения обычно определяют аэродинамический размер капель и обеспечивают возможность вычисления количества жидкости, заключенной в каплях. Примеры устройств на основе инерционного столкновения включают в себя стеклянный многостадийный жидкостной импинджер, импактор Андерсона, высокоэффективный многостадийный жидкостной импинджер и двухстадийные импинджеры.

Массовый средний аэродинамический диаметр (MMAD) капель, генерируемых генерирующей аэрозоль системой согласно настоящему изобретению, может составлять от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм, или MMAD может составлять от приблизительно 1 мкм до приблизительно 5 мкм. MMAD капель может составлять не более чем 3 мкм. Требуемый размер капель, генерируемых генерирующей аэрозоль системой согласно настоящему изобретению, может представлять собой любой MMAD, описанный выше. Требуемый размер капель (MMAD) может составлять не более чем 3 мкм.

Нагревательные средства могут представлять собой любые подходящие нагревательные средства, способные нагревать жидкий образующий аэрозоль субстрат. Нагревательные средства могут представлять собой электрические нагревательные средства. Нагревательные средства могут представлять собой резистивные нагревательные средства.

Нагревательные средства могут быть расположены на или внутри корпуса части для хранения жидкости. Таким образом обеспечивается возможность улучшения теплопередачи между нагревательными средствами и жидким образующим аэрозоль субстратом.

Нагревательные средства могут быть расположены на вибрационном элементе. В частности, нагревательные средства могут находиться в теплопроводной взаимосвязи с вибрационным элементом.

Нагревательные средства могут быть по существу плоскими, чтобы обеспечивать возможность простого изготовления. В контексте данного документа термин «по существу плоский» означает «образованный в одной плоскости и не обернутый и иным образом не приспособленный для сопряжения с криволинейной или иной неплоской формой». Плоские нагревательные средства обеспечивают возможность легкого манипулирования ими во время изготовления и обеспечивают прочную конструкцию.

Нагревательные средства могут представлять собой средства того типа, который описан в EP-B1-2493342. Например, нагревательные средства могут содержать одну или более электропроводных дорожек на электрически изолирующем субстрате. Электрически изолирующий субстрат может содержать любой подходящий материал, и он может представлять собой материал, который способен выдерживать высокие температуры (свыше 300°C) и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®.

Нагревательные средства могут содержать средства для нагрева малого количества жидкого образующего аэрозоль субстрата за один раз. Средства для нагрева малого количества образующего аэрозоль субстрата за один раз могут включать в себя, например, жидкостной тракт, сообщающийся с жидким образующим аэрозоль субстратом. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может вытесняться внутрь указанного жидкостного канала под действием капиллярного усилия. Указанный по меньшей мере один нагреватель может быть расположен таким образом, чтобы при использовании нагревалось лишь небольшое количество жидкого образующего аэрозоль субстрата внутри жидкостного канала, а не жидкость внутри корпуса. Нагревательные средства могут содержать катушку, по существу окружающую по меньшей мере участок жидкостного канала. Нагревательные средства могут представлять собой индукционные нагревательные средства. Индукционные нагревательные средства более подробно описаны ниже в отношении картриджа.

Нагревательные средства могут содержать вибрационный элемент. Таким образом обеспечивается возможность сокращения количества составных частей системы и возможность содействия упрощению ее изготовления. Таким образом обеспечивается возможность того, чтобы подлежащая распылению часть жидкого образующего аэрозоль субстрата (т.е. часть, размещенная на вибрационном элемент) находилась при требуемой температуре и вязкости во время своего распыления. Таким образом обеспечивается также возможность работы нагревательных средств при более низкой температуре без снижения температуры или вязкости распыляемого жидкого образующего аэрозоль субстрата. Это обусловлено тем, что нагревательные средства обеспечивают возможность нагрева части жидкого образующего аэрозоль субстрата, а не всего жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в корпусе. Благодаря снижению рабочей температуры нагревательных средств, обеспечивается возможность снижения энергопотребления системы.

Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательными средствами для нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата до заданной температуры. Указанная заданная температура может быть выше окружающей температуры. Указанная заданная температура может быть выше комнатной температуры. Таким образом обеспечивается возможность снижения вязкости образующего аэрозоль субстрата по сравнению с вязкостью ненагретого образующего аэрозоль субстрата. Таким образом обеспечивается возможность повышения скорости распыления аэрозоля, имеющего требуемый размер капель. Таким образом обеспечивается возможность снижения чувствительности системы к колебаниям окружающей температуры.

Указанная заданная температура может быть ниже температуры испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Указанная заданная температура может составлять от 20°C до 80°C или от 30°C до 60°C, или от 35°C до 45°C. Указанная заданная температура может составлять от 20°C до 30°C, от 30°C до 40°C, от 40°C до 50°C, от 50°C до 60°C, от 60°C до 70°C и от 70°C до 80°C.

В контексте данного документа термин «окружающая температура» используется для обозначения температуры воздуха окружающей среды, в которой используется генерирующая аэрозоль система. Окружающая температура обычно соответствует температуре от приблизительно 10°C до 35°C. В контексте данного документа термин «комнатные температура и давление» используется для обозначения стандартных окружающих температуры и давления, обычно температуры приблизительно 25°C и абсолютного давления приблизительно 100 кПа (1 атм).

Система управления, выполненная с возможностью управления нагревательными средствами, может быть отделена от других систем управления генерирующей аэрозоль системы. Система управления может составлять единое целое с другой системой управления генерирующей аэрозоль системы. Система управления может содержать электрическую схему, соединенную с нагревательными средствами и с электрическим источником питания. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления нагревательных средств и с возможностью управления подачей питания на нагревательные средства в зависимости от электрического сопротивления нагревательных средств.

Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагревательные средства. Подача питания на нагревательные средства может осуществляться непрерывно после активации системы, или она может осуществляться прерывисто, например от затяжки к затяжке. Подача питания на нагревательные средства может осуществляться в виде импульсов электрического тока.

Система управления может содержать датчик окружающей температуры для определения окружающей температуры. Система управления может содержать датчик температуры внутри части для хранения жидкости, предназначенный для определения температуры жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в корпусе части для хранения жидкости. Один или более датчиков температуры могут быть связаны с электронной схемой управления генерирующей аэрозоль системы, чтобы обеспечивать возможность поддержания температуры жидкого образующего аэрозоль субстрата на заданном уровне с помощью электронной схемы управления. Указанные один или более датчиков температуры могут представлять собой термопары. Нагревательные средства могут использоваться для получения информации, относящейся к температуре. Резистивные свойства нагревательных средств в зависимости от температуры могут быть известны, и они могут использоваться для определения температуры указанного по меньшей мере одного нагревателя способом, известным специалистам.

Вибрационный элемент может представлять собой тонкий лист. В контексте данного документа термин «тонкий» обозначает тело, имеющее толщину, которая значительно меньше, чем другие размеры этого тела, такие как длина, ширина или диаметр. Вибрационный элемент может иметь толщину от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 4,0 мм. Вибрационный элемент может иметь продольную длину или диаметр от приблизительно 3 мм до приблизительно 60 мм.

В контексте данного документа термин «диаметр» обозначает максимальный размер в поперечном направлении частей или участков частей генерирующей аэрозоль системы.

Вибрационный элемент может иметь любую подходящую форму. Вибрационный элемент может быть по существу круглым или эллиптическим. Вибрационный элемент может быть по существу треугольным или квадратным или иметь любую правильную или неправильную форму. Вибрационный элемент может быть по существу плоским. Вибрационный элемент может быть криволинейным. Вибрационный элемент может быть куполообразным. Вибрационный элемент может представлять собой по существу квадратную пластину. Вибрационный элемент может представлять собой по существу круглый или эллиптический диск.

Вибрационный элемент может содержать единственный фрагмент материала. Вибрационный элемент может содержать более чем один фрагмент материала. Вибрационный элемент может быть ламинирован. Вибрационный элемент может содержать металл или металлический сплав. Указанный металл или металлический сплав может представлять собой никель, железо, титан, медь или алюминий. Вибрационный элемент может содержать полимерный материал. Вибрационный элемент может содержать керамический материал. Вибрационный элемент может содержать комбинацию материалов.

Вибрационный элемент может содержать впускную сторону и противоположную выпускную сторону, и каждый канал из указанного множества каналов может проходить между впускной стороной и выпускной стороной.

Вибрационный элемент может быть многоразовым. Вибрационный элемент может быть одноразовым.

Каналы указанного множества каналов представляют собой открытые каналы, которые проходят по толщине вибрационного элемента. Каналы имеют открытые концы на противоположных впускной и выпускной сторонах вибрационного элемента. Каналы могут быть образованы в вибрационном элементе любым подходящим способом. Подходящие известные способы образования каналов включают в себя электролиз и высокоскоростное лазерное сверление.

Каналы могут иметь любую подходящую форму. Каналы могут иметь по существу круглое или эллиптическое поперечное сечение. Каналы могут иметь по существу треугольное или квадратное или неправильное поперечное сечение.

Каналы могут иметь постоянный диаметр по всей своей длине. Каналы могут быть по существу цилиндрическими. Каналы могут иметь сужающуюся форму с шириной, которая уменьшается в направлении выпускной поверхности вибрационного элемента. Благодаря наличию каналов, диаметр которых с впускной стороны (т.е. со стороны приема жидкого образующего аэрозоль субстрата) больше, чем с выпускной стороны, обеспечивается возможность облегчения захвата жидкого образующего аэрозоль субстрата посредством указанных каналов. Таким образом обеспечивается возможность повышения скорости распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Диаметр сужающихся каналов может уменьшаться непрерывно вдоль длины каналов между впускной и выпускной сторонами. Диаметр сужающихся каналов может изменяться таким образом, чтобы имело место одно или более дискретных ступенчатых изменений между впускной и выпускной сторонами. Сужающиеся каналы могут иметь по существу форму усеченного конуса. Сужающиеся каналы могут иметь по существу форму усеченных пирамид. Угол сужения может быть постоянным по длине сужающихся каналов. В контексте данного документа термин «угол сужения» используется для обозначения углового отклонения стенок канала от нормали к первой или второй поверхности вибрационного элемента.

Каналы могут иметь диаметр с выпускной стороны вибрационного элемента, составляющий приблизительно от 1 микрометра (мкм) до 150 микрометров (мкм), или приблизительно от 1 мкм до 50 мкм, или приблизительно от 1,5 мкм до 10 мкм. Таким образом обеспечивается возможность облегчения генерирования аэрозоля, имеющего требуемый размер капель. Каналы могут иметь любой подходящий диаметр с выпускной стороны вибрационного элемента, чтобы генерировать капли, имеющие требуемый размер капель. Требуемый размер капель (MMAD) может составлять не более чем 3 мкм.

Каналы могут создавать капиллярный эффект, так что при использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат, подлежащий распылению, втягивается внутрь указанных каналов, увеличивая площадь контакта между вибрационным элементом и жидким образующим аэрозоль субстратом. В случае, если нагревательные средства содержат вибрационный элемент, это обеспечивает возможность повышения теплопередачи за счет теплопроводности между вибрационным элементом и жидким образующим аэрозоль субстратом.

Указанное множество каналов могут образовывать матрицу. Матрица каналов может иметь любую подходящую форму. Например, каналы могут быть расположены в виде по существу круглой матрицы, по существу эллиптической матрицы, по существу квадратной матрицы или по существу прямоугольной матрицы. Каналы могут быть расположены через одинаковые промежутки в пределах матрицы. Указанные каналы могут быть расположены через неодинаковые промежутки в пределах матрицы.

Матрица каналов может проходить в пределах всего вибрационного элемента. Матрица каналов может проходить в пределах участка вибрационного элемента. Матрица каналов может проходить в пределах центрального участка вибрационного элемента. Матрица может занимать площадь, составляющую от приблизительно 10% до приблизительно 100% площади вибрационного элемента, или от приблизительно 20% до приблизительно 80%, или от приблизительно 30% до приблизительно 70%. Площадь матрицы каналов может составлять не более чем 25 мм². Матрица каналов может быть, например, прямоугольной и иметь размеры от приблизительно 5 мм до приблизительно 2 мм. Матрица каналов может быть по существу круглой, с диаметром от приблизительно 3 мм до приблизительно 60 мм.

Указанное множество каналов может содержать от приблизительно 100 до приблизительно 10000 каналов, или от приблизительно 1000 до приблизительно 7000, или от приблизительно 3000 до приблизительно 5000 каналов.

Привод может быть расположен в любом подходящем месте относительно вибрационного элемента. Привод может быть расположен с возможностью передачи вибраций на вибрационный элемент с впускной стороны или с выпускной стороны вибрационного элемента. Привод может быть расположен с возможностью передачи вибраций на вибрационный элемент с впускной стороны. Привод может быть расположен с возможностью передачи вибраций на вибрационный элемент с выпускной стороны. Привод может находиться в непосредственном контакте с вибрационным элементом. Привод может быть прикреплен к вибрационному элементу. Привод может быть прикреплен к вибрационному элементу под действием давления. Привод может быть связан с вибрационным элементом. Между приводом и вибрационным элементом может быть размещен передаточный элемент для передачи вибраций от привода на вибрационный элемент.

Привод может быть расположен с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу в любом подходящем направлении. Привод может быть расположен с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу в направлении толщины. В контексте данного документа термин «направление толщины» обозначает направление, по существу параллельное толщине вибрационного элемента. Таким образом обеспечивается возможность облегчения деформации вибрационного элемента, что вынуждает перемещение жидкого образующего аэрозоль субстрата через указанные каналы.

Привод может содержать один или более приводных элементов. Указанные один или более приводных элементов могут иметь любую подходящую форму. Указанные один или более приводных элементов могут быть по существу круглыми или эллиптическими. Указанные один или более приводных элементов могут быть по существу треугольными, квадратными или иметь любую правильную или неправильную форму. Указанные один или более приводных элементов могут быть кольцевыми. Указанные один или более приводных элементов могут по существу окружать указанное множество каналов вибрационного элемента. Благодаря окружению указанного множества каналов, обеспечивается возможность конфигурации, при которой указанные один или более приводных элементов не покрывают открытые концы указанных каналов. Указанные один или более приводных элементов могут быть по существу плоскими. Указанные один или более приводных элементов могут иметь толщину от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5,0 мм. Указанные один или более приводных элементов могут представлять собой по существу кольцевые диски. Внешний диаметр кольцевого диска может составлять от приблизительно 3 мм до приблизительно 60 мм, а внутренний диаметр может составлять от приблизительно 2 мм до приблизительно 59 мм.

Привод может представлять собой привод любого типа для возбуждения вибраций в вибрационном элементе. Привод может содержать пьезоэлектрический преобразователь. Пьезоэлектрический преобразователь обеспечивает возможность получения привода, который является по существу миниатюрным, легким и простым в управлении, для использования в генерирующей аэрозоль системе, удерживаемой в руке.

Пьезоэлектрический преобразователь может содержать монокристаллический материал. Пьезоэлектрический преобразователь может содержать кварц. Пьезоэлектрический преобразователь может содержать керамику. Керамика может содержать титанат бария (BaTiO₃). Керамика может содержать цирконат титанат (PZT). Керамика может содержать легирующие материалы, такие как ионы Ni, Bi, La, Nd или Nb. Пьезоэлектрический преобразователь может быть поляризованным. Пьезоэлектрический преобразователь может быть неполяризованным. Пьезоэлектрический преобразователь может дополнительно содержать как поляризованные, так и неполяризованные пьезоэлектрические материалы.

Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать систему управления, выполненную с возможностью управления приводом для возбуждения вибраций в вибрационном элементе с заданной частотой. Указанная заданная частота может составлять от приблизительно 20 кГц до приблизительно 1500 кГц, или от приблизительно 50 кГц до приблизительно 1000 кГц, или от приблизительно 100 кГц до приблизительно 500 кГц. Таким образом обеспечивается возможность получения требуемой скорости образования аэрозоля и требуемого размера капель для создания надлежащих ощущений у пользователя.

Система управления, выполненная с возможностью управления приводом, может быть отделена от других систем управления генерирующей аэрозоль системы. Система управления может составлять единое целое с другой системой управления генерирующей аэрозоль системы. Система управления может содержать электрическую схему, соединенную с приводом и с электрическим источником питания.

Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на привод. Подача питания на привод может осуществляться непрерывно после активации системы, или она может осуществляться прерывисто, например от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на привод в виде импульсов электрического тока.

Часть для хранения жидкости в генерирующей аэрозоль системе может содержать корпус, который является по существу цилиндрическим, причем на одном конце цилиндра расположено отверстие. Корпус части для хранения жидкости может иметь по существу круглое поперечное сечение. Корпус может представлять собой жесткий корпус. В контексте настоящего документа термин «жесткий корпус» обозначает корпус, который является самонесущим. Жесткий корпус части для хранения жидкости обеспечивает возможность механической поддержки нагревательных средств.

Часть для хранения жидкости может дополнительно содержать несущий материал, расположенный внутри корпуса и предназначенный для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть адсорбирован или иным образом загружен на носитель или опору. Несущий материал может быть изготовлен из любой подходящей абсорбционной заглушки или тела, например из вспененного металлического или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в несущем материале перед использованием генерирующей аэрозоль системы. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может выделяться внутрь несущего материала во время использования. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может выделяться внутрь несущего материала непосредственно перед использованием. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в капсуле. Оболочка указанной капсулы предпочтительно плавится при нагреве посредством указанных нагревательных средств и выделяет жидкий образующий аэрозоль субстрат внутрь несущего материала. Капсула может при необходимости содержать твердое вещество в сочетании с жидкостью.

В одном примере жидкий образующий аэрозоль субстрат удерживается в капиллярном материале. Капиллярный материал представляет собой материал, который активно передает жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может быть предпочтительно ориентирован в корпусе таким образом, чтобы транспортировать жидкий образующий аэрозоль субстрат к первой стороне вибрационного элемента. Капиллярный материал может иметь волоконную структуру. Капиллярный материал может иметь губчатую структуру. Капиллярный материал может содержать пучок капилляров. Капиллярный материал может содержать множество волокон. Капиллярный материал может содержать множество прядей. Капиллярный материал может содержать трубки с узким каналом. Капиллярный материал может содержать комбинацию волокон, прядей и трубок с узким каналом. Волокна, пряди и трубки с узким каналом могут быть по существу выровнены для транспортировки жидкости к вибрационному элементу. Капиллярный материал может содержать губкообразный материал. Капиллярный материал может содержать пенообразный материал. Структура капиллярного материала обеспечивает возможность образования множества узких каналов или трубок, через которые обеспечивается возможность транспортировки жидкости за счет капиллярного действия.

Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов представляют собой губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спекшихся порошков, вспененные металлические или пластиковые материалы, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные, или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярный материал за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может быть выполнен с возможностью транспортировки образующего аэрозоль субстрата к первой поверхности вибрационного элемента. Капиллярный материал может проходить внутрь каналов вибрационного элемента.

Несущий материал может примыкать к вибрационному элементу. Несущий материал может примыкать к вибрационному элементу с впускной стороны. Капиллярный материал может примыкать к вибрационному элементу. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может транспортироваться за счет капиллярного действия из части для хранения жидкости к вибрационному элементу. Благодаря обеспечению примыкания капиллярного материала к внутренней стороне вибрационного элемента, обеспечивается возможность доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к вибрационному элементу независимо от ориентации генерирующей аэрозоль системы.

Генерирующая аэрозоль система может содержать жидкий образующий аэрозоль субстрат в корпусе части для хранения жидкости. Жидкий образующий аэрозоль субстрат представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате перемещения жидкого образующего аэрозоль субстрата через каналы вибрационного элемента.

Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Никотиносодержащий жидкий образующий аэрозоль субстрат может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которая при эксплуатации способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре системы является по существу устойчивым к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в образующем аэрозоль субстрате может составлять от приблизительно 2% до приблизительно 10%.

Образующий аэрозоль субстрат может иметь динамическую вязкость (μ) при температуре 20°C, составляющую от приблизительно 0,4 мПа•с (0,4 мПл, 0,4 сП) до приблизительно 1000 мПа•с (1000 мПл, 1000 сП), или от приблизительно 1 мПа•с до приблизительно 100 мПа•с, или от приблизительно 1,5 мПа•с до приблизительно 10 мПа•с.

Генерирующая аэрозоль система может содержать источник питания. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатную или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке и быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность аккумулирования достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения; например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение приблизительно шести минут, что соответствует типовому времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательных средств и привода.

Генерирующая аэрозоль система может быть портативной. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от 5 мм до 30 мм.

Генерирующая аэрозоль система может содержать корпус. Корпус может быть удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластмассы, пригодные для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким.

Корпус может содержать полость для размещения источника питания. Корпус может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие и по меньшей мере одно выпускное воздушное отверстие. Мундштук может содержать более чем одно впускное воздушное отверстие. Одно или более впускных воздушных отверстий обеспечивают возможность снижения температуры аэрозоля перед его доставкой пользователю и возможность снижения концентрации аэрозоля перед его доставкой пользователю.

Генерирующая аэрозоль система может содержать генерирующее аэрозоль устройство и картридж. Картридж может содержать часть для хранения жидкости. Картридж может содержать часть для хранения жидкости и по меньшей мере часть нагревательных средств. Картридж может содержать часть для хранения жидкости и нагревательные средства. Картридж может содержать часть для хранения жидкости, нагревательные средства, вибрационный элемент и привод.

Картридж для генерирующей аэрозоль системы может содержать часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата; и нагревательные средства, расположенные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата до заданной температуры.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий часть для хранения жидкости, имеющую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата; нагревательные средства, расположенные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата до заданной температуры; вибрационный элемент, содержащий множество каналов, через которые обеспечивается возможность прохождения нагретого жидкого образующего аэрозоль субстрата с целью образования аэрозоля; и привод, расположенный с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу с целью генерирования аэрозоля.

Часть для хранения жидкости, нагревательные средства, вибрационный элемент и привод могут содержать любые признаки или быть расположены в любой конфигурации, описанной выше в отношении части для хранения жидкости, нагревательных средств, вибрационного элемента и привода генерирующей аэрозоль системы согласно первому аспекту настоящего изобретения. Например, нагревательные средства могут содержать вибрационный элемент.

Нагревательные средства могут быть по существу такими же, как описанные выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения. Нагревательные средства могут представлять собой индукционные нагревательные средства, так что между картриджем и устройством не образовано никаких электрических контактов. Устройство может содержать индукционную катушку и источник питания, выполненный с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока в индукционную катушку. Картридж может содержать сусцепторный элемент, расположенный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. В контексте данного документа термин «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от 500 кГц до 10 МГц.

Указанная заданная температура может быть выше окружающей температуры. Указанная заданная температура может быть выше комнатной температуры. Указанная заданная температура может быть ниже температуры испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Указанная заданная температура может представлять собой любую подходящую температуру для компоновки с вибрационным элементом и приводом согласно настоящему изобретению для генерирования капель, имеющих требуемый размер капель. Требуемый размер капель (MMAD) может составлять не более чем 3 мкм. Заданная температура может составлять от 20°C до 80°C или от 30°C до 60°C, или от 35°C до 45°C. Указанная заданная температура может составлять от 20°C до 30°C, от 30°C до 40°C, от 40°C до 50°C, от 50°C до 60°C, от 60°C до 70°C и от 70°C до 80°C.

Картридж может быть съемно присоединен к генерирующему аэрозоль устройству. Картридж может быть снят с генерирующего аэрозоль устройства при израсходовании образующего аэрозоль субстрата. Картридж может быть одноразовым. Картридж может быть многоразовым. Картридж может повторно заполняться жидким образующим аэрозоль субстратом. Картридж может быть заменен в генерирующем аэрозоль устройстве. Генерирующее аэрозоль устройство может быть многоразовым.

Картридж может быть изготовлен дешевым, надежным и воспроизводимым способом. В контексте данного документа термин «съемно присоединен» означает, что обеспечивается возможность взаимного соединения и разъединения картриджа и устройства без значительного повреждения как устройства, так и картриджа.

Картридж может иметь простую конструкцию. Картридж может иметь корпус, внутри которого удерживается образующий аэрозоль субстрат. Корпус может представлять собой жесткий корпус. В контексте настоящего документа термин «жесткий корпус» обозначает корпус, который является самонесущим. Корпус может содержать материал, который является непроницаемым для жидкости.

Картридж может содержать крышку. Крышка может быть оторвана перед присоединением картриджа к генерирующему аэрозоль устройству. Крышка может быть прокалываемой.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать полость для размещения картриджа. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать полость для размещения картриджа.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать нагревательные средства. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере часть с нагревательными средствами. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать вибрационный элемент. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать привод. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать одну или более систем управления генерирующей аэрозоль системы. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать источник питания. Источник питания может быть съемно присоединен к генерирующему аэрозоль устройству.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие и по меньшей мере одно выпускное воздушное отверстие. Мундштук может содержать более чем одно впускное воздушное отверстие.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать прокалывающий элемент для прокалывания крышки картриджа. Мундштук может содержать прокалывающий элемент. Мундштук может содержать по меньшей мере один первый тракт, проходящий между указанным по меньшей мере одним впускным воздушным отверстием и дальним концом прокалывающего элемента. Мундштук может содержать по меньшей мере один второй тракт, проходящий между дальним концом прокалывающего элемента и указанным по меньшей мере одним выпускным воздушным отверстием. Мундштук может быть расположен таким образом, чтобы при использовании, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке, воздух протекал по воздушному тракту, проходящему от указанного по меньшей мере одного впускного воздушного отверстия через указанный по меньшей мере один первый тракт, участок картриджа и указанный по меньшей мере один второй тракт, и выходил из указанного по меньшей мере одного выпускного отверстия. Таким образом обеспечивается возможность улучшения протекания воздушного потока через генерирующее аэрозоль устройство и возможность более легкой доставки аэрозоля пользователю.

Генерирующая аэрозоль система может содержать датчик температуры. Датчик температуры может быть смежным к полости для размещения картриджа. Датчик температуры может быть соединен с электронной схемой управления для обеспечения возможности поддержания температуры нагревательных средств на заданном рабочем уровне с помощью электронной схемы управления. Датчик температуры может представлять собой термопару или, в качестве альтернативы, для получения информации, относящейся к температуре, может использоваться указанный по меньшей мере один нагреватель. Характеристика зависимости сопротивления от температуры в указанном по меньшей мере одном нагревателе может быть известна, и она может использоваться для определения температуры указанного по меньшей мере одного нагревателя способом, известным специалистам.

Образующая аэрозоль система может содержать детектор затяжки, соединенный с электронной схемой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью определения осуществления пользователем затяжки на мундштуке. Электронная схема управления может быть выполнена с возможностью управления подачей питания на указанный по меньшей мере один нагревательный элемент в зависимости от впускного сигнала от детектора затяжки.

Генерирующая аэрозоль система может содержать пользовательский вход, такой как переключатель или кнопку. Таким образом обеспечивается возможность включения системы пользователем. Указанные переключатель или кнопка обеспечивают возможность активации нагревательных средств. Указанные переключатель или кнопка обеспечивают возможность инициирования генерирования аэрозоля. Указанные переключатель или кнопка обеспечивают возможность подготовки электронной схемы управления к ожиданию впускного сигнала от детектора затяжки.

При использовании обеспечивается возможность вставления пользователем картриджа, описанного в данном документе, внутрь полости генерирующего аэрозоль устройства, описанного в данном документе. Затем обеспечивается возможность прикрепления пользователем мундштука к основному корпусу образующего аэрозоль устройства, который обеспечивает возможность прокалывания капсулы с помощью прокалывающего участка. Затем обеспечивается возможность активации устройства пользователем путем нажатия указанной кнопки. Затем обеспечивается возможность осуществления пользователем затяжки на мундштуке, который втягивает воздух внутрь устройства через указанные одно или более впускных воздушных отверстий, далее воздух проходит над вибрационным элементом, захватывая распыленный образующий аэрозоль субстрат в воздушный поток, и выходит из устройства через указанное выпускное воздушное отверстие в мундштуке для вдыхания пользователем.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую курительную систему. Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электронную сигарету.

Электрическая курительная система может содержать жидкие образующие аэрозоль субстраты, которые при окружающих температурах являются слишком вязкими для распыления посредством других ультразвуковых распылителей. Нагревательные средства обеспечивают возможность снижения вязкости жидкого образующего аэрозоль субстрата перед распылением.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложен распылитель для распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата с целью генерирования аэрозоля, содержащий: нагревательные средства, расположенные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата; вибрационный элемент, содержащий множество каналов, через которые обеспечивается возможность прохождения нагретого жидкого образующего аэрозоль субстрата с целью образования аэрозоля; и привод, расположенный с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу с целью генерирования аэрозоля. Вибрационный элемент и нагревательные средства могут содержать любые признаки или быть расположены в любых конфигурациях, описанных выше в отношении вибрационного элемента и нагревательных средств генерирующей аэрозоль системы согласно первому аспекту настоящего изобретения. Например, нагревательные средства могут содержать вибрационный элемент.

Может быть обеспечен комплект частей, содержащий генерирующее аэрозоль устройство, картридж и распылитель, по существу такие же, как и описанные выше. Генерирующая аэрозоль система согласно первому аспекту настоящего изобретения может быть образована путем сборки генерирующего аэрозоль устройства, картриджа и распылителя из указанного комплекта частей. Компоненты указанного комплекта частей могут быть разъемно соединены. Компоненты указанного комплекта частей могут быть взаимозаменяемыми. Компоненты указанного комплекта частей могут быть одноразовыми. Компоненты указанного комплекта частей могут быть многоразовыми.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предложен способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых: нагревают жидкий образующий аэрозоль субстрат до заданной температуры; размещают жидкий образующий аэрозоль субстрат, нагретый до заданной температуры, на вибрационном элементе, имеющем множество каналов; и сообщают вибрации вибрационному элементу для прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата через указанные каналы с целью образования аэрозоля. Способ может быть осуществлен с помощью генерирующей аэрозоль системы, картриджа или распылителя согласно другим аспектам настоящего изобретения.

Способ имеет все преимущества, описанные в отношении указанных других аспектов настоящего изобретения. Признаки вибрационного элемента и переменные, такие как указанная заданная температура и частота колебаний вибрационного элемента, могут быть такими же, что и те, которые описаны в отношении указанных других аспектов настоящего изобретения.

Признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы и к другому аспекту настоящего изобретения.

Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примере со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показано схематичное изображение первого варианта осуществления генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 показан первый вариант осуществления распылителя для генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению; и

на фиг. 3 показан второй вариант осуществления распылителя для генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1 показан схематичный вид первого варианта осуществления генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению. Фиг. 1 является по своей природе схематичным. В частности, компоненты не обязательно показаны в масштабе, как по отдельности, так и по отношению друг к другу. Генерирующая аэрозоль система содержит генерирующее аэрозоль устройство 100, которое предпочтительно является многоразовым, в сочетании картриджем 200, который предпочтительно является одноразовым. Согласно фиг. 1, система представляет собой электрическую курительную систему.

Устройство 100 содержит основную часть, имеющую корпус 101. Корпус 101 является по существу круглым и имеет продольную длину приблизительно 100 мм и внешний диаметр приблизительно 20 мм, что сравнимо с обычной сигаретой. В устройстве обеспечены электрический источник питания в виде батареи 102 и электронная схема 104 управления. Корпус 101 основной части образует также полость 112, в которой размещается картридж 200.

Картридж 200 (показан схематично на фиг. 1) содержит жесткий корпус, образующий часть 201 для хранения жидкости. Часть 201 для хранения жидкости удерживает жидкий образующий аэрозоль субстрат (не показан). Корпус картриджа 200 является непроницаемым для текучей среды, однако он имеет открытый конец (не показан), который может быть закрыт съемной крышкой (не показана) при съеме картриджа с устройства 100. Крышка может быть снята с картриджа 200 перед вставлением картриджа внутрь устройства. Картридж 200 содержит шпоночные элементы (не показаны) для того, чтобы обеспечить невозможность вставления картриджа 200 внутрь устройства в перевернутом положении.

Устройство 100 содержит также мундштучную часть 120. Мундштучная часть 120 в данном примере соединена с корпусом 101 основной части посредством шарнирного соединения, однако может использоваться любой тип соединения, такой как защелкивающееся или винтовое соединение. Мундштучная часть 120 содержит множество впускных воздушных отверстий 122, выпускное воздушное отверстие 124, образующую аэрозоль камеру 125 и установленный в ней распылитель 300 (показан схематично на фиг. 1). Впускные воздушные отверстия 122 образованы между мундштучной частью 120 и корпусом 101 основной части устройства 100 при нахождении мундштучной части в закрытом положении, как показано на фиг. 1. Тракт 127 воздушного потока проходит от впускных воздушных отверстий 122 до выпускного воздушного отверстия 124 через образующую аэрозоль камеру 125 и распылитель 300, как показано стрелками на фиг. 1.

Как показано на фиг. 2, распылитель 300 содержит вибрационный элемент 301 и привод 302, размещенные внутри корпуса 304 распылителя. Корпус 304 распылителя содержит полую цилиндрическую коробку, имеющую впускное отверстие 305 и выпускное отверстие 306, выровненные по оси и расположенные с противоположных сторон корпуса 304. Корпус 304 съемно присоединен к мундштуку 120 устройства 100 посредством винтового соединения (не показано). Внешняя резьба (не показана) выполнена на внешней поверхности корпуса 304 распылителя и соответствует внутренней резьбе (не показана) на внутренней поверхности мундштука 120. Распылитель 300 имеет возможность отсоединения от мундштучной части 120 устройства с целью выбрасывания в отходы или очистки.

Вибрационный элемент 301 содержит по существу круглый алюминиевый диск, имеющий толщину приблизительно 2 мм и диаметр приблизительно 15 мм.

Множество каналов 303 проходят от впускной стороны 308 до противоположной выпускной стороны 309 вибрационного элемента. Указанное множество каналов образуют матрицу, имеющую по существу круглую форму. По существу круглая матрица имеет диаметр приблизительно 7 мм и расположена по существу по центру в элементе 301.

Указанные каналы (не показаны) имеют по существу круглое поперечное сечение и сужаются от впускной стороны 308 к выпускной стороне 309 вибрационного элемента 301. Указанные каналы имеют диаметр приблизительно 8 мкм с впускной стороны и диаметр приблизительно 6 мкм с выпускной стороны. Указанные каналы обычно образуют путем высокоскоростного лазерного сверления. Указанное множество каналов содержит приблизительно 4000 каналов, расположенных через равные промежутки в пределах матрицы.

Привод 302 содержит пьезоэлектрический преобразователь. Пьезоэлектрический преобразователь представляет собой по существу круглый кольцевой диск из пьезоэлектрического материала, обычно цирконата титаната (PZT). Пьезоэлектрический преобразователь имеет толщину приблизительно 2 мм, внешний диаметр приблизительно 17 мм и внутренний диаметр приблизительно 8 мм.

Как показано на фиг. 2, привод 302 находится в непосредственном контакте с вибрационным элементом 301 с выпускной стороны 309 вибрационного элемента. Внутренний диаметр пьезоэлектрического преобразователя 302 окружает матрицу каналов 303 вибрационного элемента 301 таким образом, что открытые концы каналов с выпускной стороны не покрыты пьезоэлектрическим преобразователем 302. В других вариантах осуществления (не показаны) предусмотрена возможность нахождения пьезоэлектрического преобразователя 302 в непосредственном контакте с вибрационным элементом 301 с впускной стороны 308.

Вибрационный элемент 301 и пьезоэлектрический преобразователь 302 поддерживаются внутри корпуса 304 распылителя посредством пары эластомерных О-образных колец 311, которые обеспечивают возможность вибраций вибрационного элемента 301 и пьезоэлектрического преобразователя 302 внутри корпуса 304. Вибрационный элемент 301 и пьезоэлектрический преобразователь 302 удерживаются вместе под действием давления со стороны противоположных О-образных колец 311. Тем не менее, в других вариантах осуществления (не показаны) вибрационный элемент 301 и пьезоэлектрический преобразователь 302 могут быть связаны с помощью любых подходящих средств, таких как адгезивный слой.

Вибрационный элемент 301 и пьезоэлектрический преобразователь 302 расположены внутри корпуса 304 распылителя таким образом, что матрица каналов 303 выровнена коаксиально с впускными и выпускным отверстиями 305, 306 корпуса 304.

Один или более пружинных штифтов 310 проходят через отверстие 312 в корпусе 304 распылителя для обеспечения электрического соединения пьезоэлектрического преобразователя 302 с электронной схемой 104 управления и батареей 102 устройства 100. Указанные один или более пружинных штифтов 310 удерживаются в контакте с пьезоэлектрическим преобразователем 302 под действием давления, а не посредством механического соединения, таким образом, что поддерживается хороший электрический контакт во время вибраций пьезоэлектрического преобразователя 302.

При использовании, когда распылитель 300 съемно присоединен к мундштучной части 120 устройства 100, и картридж 200 размещен в полости 112 устройства, удлиненное капиллярное тело (не показано на фиг. 1) проходит от части 201 для хранения жидкости в картридже 200 до распылителя 300 с целью соединения по текучей среде картриджа 200 с распылителем 300. Как показано на фиг. 2, удлиненное капиллярное тело 204 проходит внутрь корпуса 304 распылителя и примыкает к впускной стороне 308 вибрационного элемента 301 в матрице каналов 303. Нагревательные средства в части для хранения жидкости обеспечены в виде спирального нагревателя 205, окружающего капиллярное тело 204. Следует иметь в виду, что на фиг. 2 спиральный нагреватель показан лишь схематично. Спиральный нагреватель 205 соединен с электрической схемой 104 и батареей 102 устройства 100 посредством соединений (не показаны), которые могут проходить вдоль внешней стороны части 200 для хранения жидкости, хотя это не показано на фиг. 1 и фиг. 2.

При использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат (не показан) транспортируется за счет капиллярного действия из части 201 для хранения жидкости от того конца капиллярного тела 204, который проходит внутрь части 201 для хранения жидкости, мимо нагревательной катушки 205 к другому концу капиллярного тела 204, которое проходит внутрь корпуса 304 распылителя и примыкает к вибрационному элементу 301 с впускной стороны 308 на матрице каналов 303.

Когда пользователь осуществляет затяжку на впускном воздушном отверстии 124 мундштучной части 120, окружающий воздух втягивается через впускные воздушные отверстия 122. В варианте осуществления по фиг. 1 обеспечено также устройство 106 для определения затяжки, выполненное в виде микрофона и представляющее собой часть электронной схемы 104 управления. Слабый воздушный поток втягивается через сенсорный вход 121 в корпус 101 основной части, проходит мимо микрофона 106 и поступает в мундштучную часть 120. При обнаружении затяжки электрической схемой 104, эта электрическая схема 104 активирует нагревательную катушку 205 и пьезоэлектрический преобразователь 302. Батарея 102 подает электроэнергию на спиральный нагреватель 205 для нагрева капиллярного тела 204, окруженного спиральным нагревателем. Батарея 102 дополнительно подает электроэнергию на пьезоэлектрический преобразователь 302, который вибрирует, деформируясь в направлении толщины. Пьезоэлектрический преобразователь 302 обычно вибрирует с частотой приблизительно 150 кГц. Пьезоэлектрический преобразователь 302 передает вибрации на вибрационный элемент 301, который вибрирует, также деформируясь в направлении толщины. Зажигается также светодиод 108 для индикации того, что устройство активировано.

Спиральный нагреватель 205 нагревает жидкий образующий аэрозоль субстрат, транспортируемый через капиллярное тело мимо спирального нагревателя 205, до заданной температуры, составляющей приблизительно 45°C.

Под действием вибраций в вибрационном элементе происходит деформация множества каналов 303, в результате чего происходит вытягивание нагретого жидкого образующего аэрозоль субстрата из капиллярного тела 204 через множество каналов 303 с впускной стороны 308 вибрационного элемента 301 и выброс распыленных капель жидкого образующего аэрозоль субстрата из указанных каналов с выпускной стороны 309 вибрационного элемента 301 с образованием аэрозоля. Одновременно с этим распыленная нагретая жидкость замещается новой жидкостью, перемещающейся по капиллярному телу 204 за счет капиллярного действия. (Это иногда называют «эффектом накачки»). Аэрозольные капли, выбрасываемые из вибрационного элемента 301, смешиваются с воздушным потоком 127 из впускных отверстий 122 в образующей аэрозоль камере 125 и переносятся в воздушном потоке в направлении выпускного воздушного отверстия 124 мундштука 120 для вдыхания пользователем.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, электрическая схема 104 является программируемой и может использоваться для управления операцией генерирования аэрозоля.

Еще один вариант осуществления распылителя согласно настоящему изобретению для использования в системе по фиг. 1, показан на фиг. 3. Распылитель 400 имеет конструкцию и размеры, аналогичные распылителю 300, показанному на фиг. 2. Однако распылитель 400 оснащен шайбой 410, которая расположена внутри корпуса 404 и на которой поддерживаются вибрационный элемент 401 и пьезоэлектрический преобразователь 402. Шайба 410 передает вибрации от пьезоэлектрического преобразователя 402 на вибрационный элемент 401.

В данном варианте осуществления вибрационный элемент имеет меньший диаметр, составляющий приблизительно 12 мм. Привод не расположен поверх вибрационного элемента и, следовательно, имеет больший внутренний диаметр, составляющий приблизительно 14 мм.

Шайба 410 представляет собой по существу круглый кольцевой диск, имеющий толщину приблизительно 2 мм, внешний диаметр приблизительно 17 мм и внутренний диаметр приблизительно 10 мм. Вибрационный элемент 401 и пьезоэлектрический преобразователь связаны с одной стороной шайбы 410 с помощью адгезивного слоя (не показан). Шайба 410 связана с вибрационным элементом 401 с впускной стороны 408. Пьезоэлектрический преобразователь 402 по существу окружает вибрационный элемент 401. Пара О-образных колец 411, аналогичных паре О-образных колец 311 распылителя 300, показанного на фиг. 2, поддерживают вибрационный элемент 401, пьезоэлектрический преобразователь 402 и шайбу 410 в корпусе 404 распылителя.

В других вариантах осуществления (не показаны) вибрационный элемент 401, пьезоэлектрический преобразователь 402 и шайба 410 могут быть расположены иным образом. Шайба 410 может быть связана с вибрационным элементом 401 с выпускной стороны 409. Вибрационный элемент 401 может быть связан с шайбой 410 с противоположной стороны от пьезоэлектрического преобразователя 402.

Пьезоэлектрический преобразователь электрически соединен с электронной схемой 104 управления и батареей 102 устройства 100 посредством одного или более пружинных штифтов 410, проходящих через одно или более отверстий в корпусе 404 распылителя.

В данном варианте осуществления вибрационный элемент 401 также электрически соединен с электронной схемой 104 управления и батареей 102 устройства 100, так что обеспечивается возможность образования резистивного нагревательного элемента вибрационным элементом 401. Таким образом, нагревательные средства системы содержат вибрационный элемент 401. Электрическое соединение вибрационного элемента 401 с электронной схемой 104 управления и батареей 102 осуществляется с помощью одного или более вторых пружинных штифтов 414, проходящих через одно или более отверстий в корпусе 404 распылителя 400. Указанные один или более пружинных штифтов 414 удерживаются в контакте с вибрационным элементом 401 под действием давления, а не посредством механического соединения, так что электрическое соединение сохраняется во время вибраций вибрационного элемента 401.

В данном варианте осуществления капиллярное тело не соединяет по текучей среде распылитель 400 с частью 201 для хранения жидкости в картридже 200. Вместо этого жидкий образующий аэрозоль субстрат (не показан) свободно протекает из части 201 для хранения жидкости в картридже 200 к вибрационному элементу 401 распылителя 400 через впускное отверстие 405 в корпусе 404 распылителя. Корпус 404 распылителя 400 дополнительно содержит прокалывающие средства 401 для прокалывания крышки картриджа (не показана) при вставлении герметизированного картриджа внутрь устройства 100. Прокалывающий элемент 407 представляет собой по существу круглую цилиндрическую трубку, расположенную с возможностью направления жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости (не показана) к вибрационному элементу 401. Прокалывающий элемент 407 проходит внутрь корпуса 404 из впускного отверстия 405 к впускной стороне вибрационного элемента 401. Прокалывающий элемент 407 выступает из корпуса через выпускное отверстие 405 приблизительно на 6 мм. Дальний конец прокалывающего элемента заострен с образованием острого конца для облегчения прокалывания крышки картриджа.

При использовании распылитель 400 действует по существу таким же образом, что и распылитель 300, показанный на фиг. 2. Тем не менее, осуществляется подача питания от батареи 102 на вибрационный элемент 401 для нагрева вибрационного элемента 401, и свободно текущий жидкий образующий аэрозоль субстрат (не показан) с впускной стороны вибрационного элемента 401 нагревается посредством этого вибрационного элемента 401 до заданной температуры, составляющей приблизительно 45°C. Нагретый жидкий образующий аэрозоль субстрат с впускной стороны вибрационного элемента 401 втягивается внутрь указанного множества каналов под действием вибраций вибрационного элемента 401, проходит через эти каналы, распыляется по существу таким же образом, как это описано выше, и выходит из распылителя 400 через выпускное отверстие 406 в корпусе 404 распылителя.

В других вариантах осуществления (не показаны) на конце картриджа 200, противоположном указанному отверстию, может быть расположен плунжер или другое устройство подобного типа таким образом, чтобы обеспечить возможность приведения жидкого образующего аэрозоль субстрата в контакт с вибрационным элементом, независимо от ориентации устройства.

В других вариантах осуществления (не показаны) нагревательные средства могут не содержать вибрационного элемента, и вместо этого нагревательные средства могут быть выполнены в другом месте в или на распылителе 400. Например, нагревательные средства могут быть выполнены в или на корпусе 404 распылителя, на или вокруг прокалывающего элемента 407, на шайбе 410 распылителя 400 или на вибрационном элементе 401. В случае, если нагревательные средства выполнены на вибрационном элементе 401, обеспечивается возможность нагрева этого вибрационного элемента с помощью нагревательных средств для дополнительного облегчения нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата. Нагревательные средства могут представлять собой любые подходящие нагревательные средства, например такие, которые более подробно описаны выше.

В других вариантах осуществления (не показаны) распылитель 300 может быть съемно присоединен к корпусу 101 основной части устройства 100. Распылитель 300 может быть расположен в полости 112 для размещения картриджа 200. Распылитель может быть расположен на дальнем конце полости 112, так что обеспечивается возможность вставления и извлечения картриджа 200 из основной части на мундштучном конце. Одно или более впускных воздушных отверстий 122 могут быть расположены на удалении от вибрационного элемента в корпусе 101 основной части, и между впускными воздушными отверстиями 122, распылителем 300 и выходом 124 мундштука 120 может быть образован воздушный тракт, так что при осуществлении пользователем затяжки на мундштуке 120 воздух поступает в корпус 101 основной части через указанные одно или более впускных воздушных отверстий 122, проходит поверх распылителя 300, захватывает аэрозоль, генерируемый распылителем, и проходит через устройство 100 к мундштуку для вдыхания пользователем.

В других вариантах осуществления (не показаны) картридж может содержать распылитель 300, содержащий вибрационный элемент 301 и пьезоэлектрический преобразователь 302. В картридже 200 и устройстве 100 могут быть выполнены контакты для соединения электронной схемы 104 управления и батареи 102 с распылителем 300 в картридже 200.

В других вариантах осуществления (не показаны) устройство 100 может содержать одно или более вторичных впускных воздушных отверстий, расположенных с возможностью втягивания дополнительного окружающего воздуха для снижения температуры аэрозоля, вовлекаемого в воздушный поток, и для его разбавления перед вдыханием пользователем.

В других вариантах осуществления (не показаны) нагревательные средства могут представлять собой индукционные нагревательные средства, так что между картриджем и устройством не образовано никаких электрических контактов. Картридж может содержать сусцепторный элемент, расположенный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. Устройство может содержать катушку индуктивности и электронную схему 104 управления, и источник 102 питания может быть выполнен с возможностью подачи колебательного тока высокой частоты на катушку индуктивности для индуцирования тока в сусцепторном элементе.

В других вариантах осуществления (не показаны) нагревательные средства могут быть размещены в полости 112 устройства 100.

Генерирующая аэрозоль система, картридж (200) для генерирующей аэрозоль системы, распылитель (300) для генерирующей аэрозоль системы и способ генерирования аэрозоля с помощью генерирующей аэрозоль системы, причем система содержит часть (201) для хранения жидкости, содержащую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата; нагревательные средства, расположенные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата; вибрационный элемент (301), содержащий множество каналов (303), через которые проходит нагретый жидкий образующий аэрозоль субстрат для образования аэрозоля, и привод (302), расположенный с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу (301) для генерирования аэрозоля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Генерирующая аэрозоль система, содержащая:

часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата;

нагревательные средства, выполненные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем нагревательные средства приспособлены для нагрева малого количества жидкого образующего аэрозоль субстрата за один раз и содержат жидкостной тракт, сообщающийся с жидким образующим аэрозоль субстратом, и по меньшей мере один нагреватель, выполненный с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата внутри указанного жидкостного тракта;

вибрационный элемент, содержащий множество каналов, через которые проходит жидкий образующий аэрозоль субстрат с целью образования аэрозоля; и

привод, расположенный с возможностью сообщений вибраций вибрационному элементу с целью генерирования аэрозоля.

2. Генерирующая аэрозоль система по п. 1, в которой нагревательные средства расположены на или внутри корпуса части для хранения жидкости.

3. Генерирующая аэрозоль система по п. 1, в которой нагревательные средства расположены на вибрационном элементе.

4. Генерирующая аэрозоль система по п. 1, в которой нагревательные средства содержат вибрационный элемент.

5. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая систему управления, выполненную с возможностью управления нагревательными средствами с целью нагрева образующего аэрозоль субстрата до заданной температуры.

6. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой вибрационный элемент содержит впускную сторону и противоположную выпускную сторону и каждый канал из указанного множества каналов проходит от впускной стороны до выпускной стороны.

7. Генерирующая аэрозоль система по п. 6, в которой привод расположен с возможностью передачи вибраций на вибрационный элемент с впускной стороны или с выпускной стороны этого вибрационного элемента.

8. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой привод содержит пьезоэлектрический преобразователь.

9. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой часть для хранения жидкости дополнительно содержит несущий материал, расположенный внутри корпуса и предназначенный для удержания образующего аэрозоль субстрата.

10. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой указанный по меньшей мере один нагреватель содержит катушку, по существу окружающую по меньшей мере участок указанного жидкостного тракта.

11. Генерирующая аэрозоль система по п. 10, в которой жидкостной тракт содержит капиллярное тело, проходящее от части для хранения жидкости до вибрационного элемента.

12. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая жидкий образующий аэрозоль субстрат в корпусе части для хранения жидкости.

13. Генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая картридж, содержащий часть для хранения жидкости.

14. Картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий:

часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата;

нагревательные средства, выполненные с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем нагревательные средства приспособлены для нагрева малого количества жидкого образующего аэрозоль субстрата за один раз и содержат жидкостной тракт, сообщающийся с жидким образующим аэрозоль субстратом, и по меньшей мере один нагреватель, выполненный с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата внутри указанного жидкостного тракта;

вибрационный элемент, содержащий множество каналов, через которые проходит нагретый жидкий образующий аэрозоль субстрат с образованием аэрозоля; и привод, выполненный с возможностью сообщения вибраций вибрационному элементу для генерирования аэрозоля.

15. Картридж по п. 14, в котором указанный по меньшей мере один нагреватель содержит катушку, по существу окружающую по меньшей мере участок указанного жидкостного тракта.