ОБРАЗУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА С ДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 2020 года по МПК A24F15/00 

Настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль системам, таким как удерживаемые рукой электрические курительные системы. В частности, настоящее изобретение относится к электрической генерирующей аэрозоль системе, в которой образующий аэрозоль субстрат является жидким и заключен в части для хранения жидкости.

Один тип генерирующей аэрозоль системы представляет собой электрическую курительную систему. Известны удерживаемые рукой электрические курительные системы, состоящие из части в виде устройства, содержащей батарею и электронную схему управления, и части в виде картриджа, содержащей источник образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, и электрический испаритель. Картридж, содержащий как источник образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, так и испаритель, иногда называют «картомайзером». Испаритель обычно содержит катушку из нагревательной проволоки, намотанной вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким образующим аэрозоль субстратом, удерживаемым в части для хранения жидкости. Часть в виде картриджа обычно содержит не только источник образующего аэрозоль субстрата и электрический испаритель, но также и мундштук, через который пользователь при использовании осуществляет всасывание для втягивания аэрозоля в свой рот.

В EP 0 957 959 B1 раскрыт электрический генератор аэрозоля для приема жидкого материала из источника, содержащий насос для накачки жидкого материала в дозированных количествах из указанного источника через трубку с открытым концом, и нагреватель, окружающий трубку. При нагреве жидкого материала нагревателем испаряемый материал расширяется в результате выхода из открытого конца трубки.

При нагреве образуются остатки. В капиллярных трубках указанные остатки могут привести к засорению. Этот эффект способен привести к изменению характеристик транспортировки жидкости. Кроме того, нагрев жидкого материала осуществляется непрямым образом: Сначала нагревается трубка или капиллярный фитиль, что, в свою очередь, приводит к нагреву жидкого материала. Следовательно, возможны потери тепла во время процесса переноса энергии.

Было бы желательно создать улучшенную генерирующую аэрозоль систему, не требующую тщательного ухода и обладающую низким энергопотреблением.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая часть для хранения жидкости, предназначенную для хранения жидкого образующего аэрозоль субстрата и содержащую подвижную стенку и выпускное отверстие; испаритель, содержащий нагревательный элемент, имеющий структуру, образующую внутренний канал с открытым концом; и насос, выполненный с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента, причем насос содержит: шаговый микродвигатель с приводным валом, который выполнен с возможностью поворота на заданную величину при выполнении одного шага шаговым микродвигателем; поршень, соединенный с подвижной стенкой; и ходовой винт, соединяющий приводной вал с поршнем и выполненный с возможностью преобразования поворота приводного вала в осевое перемещение поршня и в соответствующее осевое перемещение подвижной стенки, причем испаритель выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата в указанном внутреннем канале до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Из части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента возможна накачка определенного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата. Благодаря непосредственному осаждению жидкого образующего аэрозоль субстрата на нагревательный элемент, обеспечивается возможность сохранения жидкого образующего аэрозоль субстрата в жидком состоянии до тех пор, пока он не достигнет нагревательного элемента. Следовательно, обеспечивается возможность образования лишь незначительного количества остатков во время транспортировки жидкости. Такая конструкция обеспечивает возможность производства сигарет без испарителей. Благодаря улучшенной транспортировке жидкости, обеспечивается возможность исключения необходимости в выбрасывании трубчатых сегментов и испарителей после израсходования содержимого части для хранения жидкости. Благодаря использованию насоса вместо капиллярного фитиля или другой пассивной среды для втягивания жидкости, обеспечивается возможность транспортировки к нагревательному элементу лишь фактически требующегося количества жидкого образующего аэрозоль субстрата. Обеспечивается возможность накачки жидкого образующего аэрозоль субстрата лишь по требованию, например, по запросу затяжки.

Благодаря оснащению насоса шаговым микродвигателем и ходовым винтом, обеспечивается возможность миниатюризации по сравнению с известными конструкциями микронасоса. Поскольку возможно, что жидкий образующий аэрозоль субстрат ни при каких условиях не будет поступать в насос и выходить из него, обеспечивается возможность исключения ряда возможных причин неисправности насоса, таких как засорение или прокачка. Кроме того, по сравнению с конструкциями на пьезоэлектрических микронасосах, обеспечивается возможность намного менее сложного программирования шагового микродвигателя и, таким образом, возможность применения более простой электронной схемы.

В отличие от конструкций на микронасосах, обеспечивается возможность исключения обратного потока накачиваемого жидкого образующего аэрозоль субстрата, за исключением, например, работы шагового микродвигателя в реверсном режиме для активного возврата жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Шаговый микродвигатель обеспечивает возможность доставки по требованию жидкого образующего аэрозоль субстрата, например, при низком расходе, составляющем приблизительно от 0,5 до 2 микролитров в секунду, в течение интервалов переменной или постоянной длительности. Шаговый микродвигатель обеспечивает возможность его тонкой настройки для точного перемещения поршня на определенное малое расстояние с целью доставки надлежащего количества жидкого образующего аэрозоль субстрата к нагревательному элементу. Обеспечивается возможность точного регулирования количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, накачиваемого шаговым микродвигателем, поскольку перемещение поршня основано на шаге поворотного ходового винта. Следовательно, обеспечивается возможность задания количества осажденного жидкого образующего аэрозоль субстрата в зависимости от количества импульсов возбуждения шагового микродвигателя.

Как шаговый микродвигатель, так и нагревательный элемент могут активироваться посредством системы обнаружения затяжек. В некоторых примерах обеспечивается возможность активации шагового микродвигателя и нагревательного элемента путем нажатия кнопки включения/выключения, удерживаемой в течение времени затяжки.

Шаговый микродвигатель способен выполнять шаговый поворот менее чем на 1 градус на импульс. В предположении, что величина поворота составляет 1 градус, шаг резьбы составляет 0,75 миллиметра и площадь поперечного сечением капсулы составляет 6 мм², обеспечивается возможность дозирования жидкого образующего аэрозоль субстрата с приращением 0,0125 мм³ (0,0125 мкл).

Предпочтительно, часть для хранения жидкости выполнена таким образом, что осевое перемещение подвижной стенки в направлении части для хранения жидкости приводит к уменьшению объема этой части для хранения жидкости, например, таким образом, чтобы определенное количество жидкого образующего аэрозоль субстрата доставлялось из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента при выполнении одного шага шаговым микродвигателем.

Предпочтительно, шаговый микродвигатель дополнительно выполнен с возможностью выполнения шага в реверсном направлении и, таким образом, увеличения объема части для хранения жидкости. Реверсирование между затяжками может быть полезным, поскольку жидкий образующий аэрозоль субстрат, находящийся в транспортной системе, возвращается обратно внутрь части для хранения жидкости.

Предпочтительно, подвижная стенка выполнена с возможностью заключения жидкого образующего аэрозоль субстрата в части для хранения жидкости, например, таким образом, чтобы шаговый микродвигатель и поршень не находились в контакте с жидким образующего аэрозоль субстратом. Часть для хранения жидкости может содержать шприц с капсулой, причем жидкий образующий аэрозоль субстрат хранится внутри объема указанной капсулы, который ограничен подвижной стенкой. Капсула может иметь цилиндрическую форму.

Предпочтительно, часть для хранения жидкости отделена от шагового микродвигателя, и таким образом обеспечивается возможность извлечения и выбрасывания капсулы. Таким образом для пользователей полностью исключается необходимость в собственноручной заправке ими части для хранения жидкости.

Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система дополнительно содержит камеру, внутрь которой доставляется жидкий образующий аэрозоль субстрат, причем нагревательный элемент расположен внутри указанной камеры дальше по ходу потока относительно выпускного отверстия части для хранения жидкости.

В настоящем описании термины «раньше по ходу потока», «дальше по ходу потока», «ближний», «дальний», «передний» и «задний» используются для описания относительных местоположений компонентов или участков компонентов генерирующей аэрозоль системы относительно направления, в котором пользователь осуществляет затяжку на этой генерирующей аэрозоль системе во время ее использования.

Генерирующая аэрозоль система может содержать мундштучный конец, через который при использовании аэрозоль выходит из генерирующей аэрозоль системы и доставляется пользователю. Мундштучный конец может также именоваться ближним концом. Во время использования пользователь осуществляет затяжку на ближнем или мундштучном конце генерирующей аэрозоль системы с целью вдыхания аэрозоля, генерируемого генерирующей аэрозоль системой. Генерирующая аэрозоль система содержит дальний конец, противоположный ближнему или мундштучному концу. Ближний или мундштучный конец генерирующей аэрозоль системы может также именоваться расположенным дальше по ходу потока концом, а дальний конец генерирующей аэрозоль системы может также именоваться расположенным раньше по ходу потока концом. Компоненты или участки компонентов генерирующей аэрозоль системы могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока или расположенные дальше по ходу потока относительно друг друга, на основе их относительных местоположений между ближним, расположенным дальше по ходу потока или мундштучным концом и дальним или расположенным раньше по ходу потока концом генерирующей аэрозоль системы.

Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система дополнительно содержит трубчатый сегмент, через который жидкий образующий аэрозоль субстрат доставляется из части для хранения жидкости к испарителю. Трубчатый сегмент может быть расположен с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата непосредственно к нагревательному элементу. Трубчатый сегмент может быть расположен с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата в направлении открытого конца внутреннего канала в нагревательном элементе. Трубчатый сегмент может проходить от части для хранения жидкости в направлении открытого конца внутреннего канала в нагревательном элементе. Испаритель может быть расположен дальше по ходу потока относительно открытого конца трубчатого сегмента. Испаритель может проходить вокруг участка трубчатого сегмента.

Трубчатый сегмент, именуемый также трубкой, может представлять собой сопло. Трубчатый сегмент может содержать любой подходящий материал, например, стекло, силикон, металл, например нержавеющую сталь, или пластмассовый материал, например полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). Например, трубка может иметь диаметр приблизительно от 1 до 2 миллиметров, но возможны и другие размеры. Предпочтительно, трубчатый сегмент содержит капиллярную трубку. Поперечное сечение капиллярной трубки может иметь круглую, эллипсоидную, треугольную, прямоугольную или любую другую форму, подходящую для транспортировки жидкости. С одной стороны, по меньшей мере размер по ширине поперечного сечения капиллярной трубки предпочтительно может быть выбран достаточно малым для того, чтобы создать капиллярные силы. С другой стороны, площадь поперечного сечения капиллярной трубки предпочтительно является достаточно большой для того, чтобы обеспечить возможность транспортировки надлежащего количества жидкого образующего аэрозоль субстрата к нагревательному элементу. В целом, площадь поперечного сечения капиллярной трубки предпочтительно составляет менее 4 квадратных миллиметров, менее 1 квадратного миллиметра или менее 0,5 квадратного миллиметра.

Испаритель может содержать нагревательную катушку, проходящую от трубчатого сегмента в продольном направлении. В качестве альтернативы или дополнительно, нагревательный элемент, который может представлять собой катушку, может проходить вокруг участка трубчатого сегмента. В некоторых примерах нагревательная катушка может быть установлена поперечно трубчатому сегменту. Нагревательная катушка может перекрываться с открытым концом трубчатого сегмента на величину до 3 миллиметров, предпочтительно до 1 миллиметра. В некоторых примерах открытый конец трубчатого сегмента и нагревательная катушка могут быть расположены на расстоянии. Длина нагревательной катушки может составлять от 2 миллиметров до 9 миллиметров, предпочтительно от 3 миллиметров до 6 миллиметров. Диаметр нагревательной катушки может быть выбран таким образом, чтобы была обеспечена возможность монтажа одного конца нагревательной катушки вокруг трубчатого сегмента. Диаметр нагревательной катушки может составлять от 1 миллиметра до 5 миллиметров, предпочтительно от 2 миллиметров до 4 миллиметров.

Испаритель может содержать конический нагреватель, проходящий от трубчатого сегмента в продольном направлении. Конический нагреватель может перекрываться с открытым концом трубчатого сегмента. В некоторых примерах открытый конец трубчатого сегмента и конический нагреватель могут быть расположены на расстоянии от 0,1 миллиметра до 2 миллиметров, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 1 миллиметра. Длина образующей конуса конического нагревателя может составлять от 2 миллиметров до 7 миллиметров, предпочтительно от 2,5 миллиметра до 5 миллиметров. Диаметр конического нагревателя на виде в поперечном сечении увеличивается от первого диаметра до второго диаметра по мере следования вдоль длины образующей конуса от одного ее конца к другому. Первый диаметр может составлять от 0,1 миллиметра до 2 миллиметров, предпочтительно от 0,1 миллиметра до 1 миллиметра. Второй диаметр может составлять от 1,2 миллиметра до 3 миллиметров, предпочтительно от 1,5 миллиметров до 2 миллиметров. Предпочтительно, конический нагреватель расположен таким образом, что жидкий образующий аэрозоль субстрат, выходящий из трубчатого сегмента, проходит через конический нагреватель сначала в сечении первого диаметра, а затем в сечении второго диаметра. Первый диаметр конического нагревателя может быть выбран таким образом, чтобы была обеспечена возможность монтажа одного конца конического нагревателя вокруг трубчатого сегмента.

Испаритель может содержать твердую или сетчатую поверхность. Испаритель может содержать сетчатый нагреватель. Испаритель элемент может содержать структуру из нитей.

Испаритель может содержать по меньшей мере одно из следующего: твердый, гибкий, пористый и перфорированный субстрат, на котором может быть образован нагревательный элемент посредством по меньшей мере одного из следующего: монтаж, печать, осаждение, травление и ламинирование. Субстрат может представлять собой полимерный или керамический субстрат.

Предпочтительно, часть для хранения жидкости содержит обратный клапан, соединенный с выпускным отверстием части для хранения жидкости.

Предпочтительно, расход жидкого образующего аэрозоль субстрата, доставляемого через выпускное отверстие части для хранения жидкости, находится в пределах от 0,5 до 2 микролитров в секунду.

Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система содержит основной узел и картридж, причем картридж съемно соединен с основным узлом, основной узел содержит источник питания, часть для хранения жидкости расположена в картридже, и шаговый микродвигатель расположен в основном узле. Предпочтительно, основной узел дополнительно содержит испаритель. Основной узел может содержать трубчатый сегмент.

Генерирующая аэрозоль система согласно варианту осуществления настоящего изобретения может дополнительно содержать электрическую схему, соединенную с испарителем и с электрическим источником питания и выполненную с возможностью контроля электрического сопротивления испарителя и с возможностью управления подачей питания на испаритель в зависимости от электрического сопротивления испарителя.

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

Генерирующая аэрозоль система предпочтительно содержит источник питания, обычно батарею, внутри главной части корпуса. В некоторых примерах источник питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточной энергии для одного или более сеансов курения; например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, кратного шести минутам. В некоторых примерах источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных приведений в действие нагревателя в сборе.

Для того, чтобы обеспечить возможность поступления окружающего воздуха в генерирующую аэрозоль систему, стенка корпуса генерирующей аэрозоль системы, предпочтительно стенка, противоположная испарителю, предпочтительно нижняя стенка, оснащена по меньшей мере одним полуоткрытым впускным отверстием. Полуоткрытое впускное отверстие обеспечивает возможность поступления воздуха в генерирующую аэрозоль систему, однако воздух или жидкость не будет выходить из генерирующей аэрозоль системы через указанное полуоткрытое впускное отверстие. Полуоткрытое впускное отверстие может представлять собой, например, полупроницаемую мембрану, проницаемую лишь для воздуха в одном направлении, но непроницаемую для воздуха и жидкости в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие может также представлять собой, например, обратный клапан. Предпочтительно, полуоткрытые впускные отверстия обеспечивают возможность прохождения воздуха через впускное отверстие лишь при выполнении конкретных условий, например, при минимальном снижении давления в генерирующей аэрозоль системе или объема воздуха, проходящего через клапан или мембрану.

Жидкий образующий аэрозоль субстрат представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. 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 жидкого образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может, в качестве альтернативы, содержать материал, не содержащий табака. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую курительную систему. Предпочтительно генерирующая аэрозоль система, является портативной. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Курительная система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен картридж для генерирующей аэрозоль системы согласно первому аспекту настоящего изобретения, содержащий часть для хранения жидкости, поршень и ходовой винт. Ходовой винт содержит отверстие, которое выполнено с возможностью приема приводного вала шагового микродвигателя. Предпочтительно, выпускное отверстие части для хранения жидкости выполнено с возможностью приема трубчатого сегмента, через который осуществляется доставка жидкого образующего аэрозоль субстрата к зоне осаждения на нагревательном элементе.

Предпочтительно, картридж содержит первое покрытие, которое покрывает по меньшей мере одно из следующего: подвижная стенка части для хранения жидкости, поршень и ходовой винт, перед вставкой картриджа внутрь основного узла. Первое покрытие может представлять собой съемный стикер или наклейку, например пленочную наклейку, для защиты картриджа перед использованием, так что исключается возможность случайного нажатия на подвижную стенку перед вставкой внутрь основного узла. Возможен ручной съем первого покрытия с картриджа перед вставкой картриджа внутрь основного узла. Предпочтительно, первое покрытие пробивают или прокалывают таким образом, чтобы это первое покрытие раскрывалось автоматически при вставке картриджа внутрь основного узла.

Предпочтительно, картридж дополнительно содержит второе покрытие, которое покрывает выпускное отверстие части для хранения жидкости перед вставкой картриджа внутрь основного узла. Второе покрытие может представлять собой съемный стикер или наклейку, например, пленочную наклейку, для защиты картриджа перед использованием, так что исключается возможность случайного повреждения выпускного отверстия перед вставкой картриджа внутрь основного узла. Возможен ручной съем второго покрытия с картриджа перед вставкой картриджа внутрь основного узла. Предпочтительно, второе покрытие пробивают или прокалывают таким образом, чтобы это второе покрытие раскрывалось автоматически при вставке картриджа внутрь основного узла.

Картридж может представлять собой одноразовое изделие, подлежащее замене на новый картридж, как только содержимое части для хранения жидкости в картридже израсходовано или его объем стал меньше минимального порогового объема. Предпочтительно, картридж предварительно загружают жидким образующим аэрозоль субстратом. Картридж может быть заправляемым.

Картридж и его компоненты, в том числе ходовой винт, поршень и подвижная стенка, могут быть изготовлены из термопластичных полимеров, таких как полиэфирэфиркетон (ПЭЭК).

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых:

(i) помещают жидкий образующий аэрозоль субстрат в часть для хранения жидкости, которая содержит подвижную стенку и выпускное отверстие;

(ii) доставляют жидкий образующий аэрозоль субстрат из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу, образованному нагревательным элементом испарителя, причем доставка включает в себя приведение в действие шагового микродвигателя для выполнения одного шага таким образом, чтобы повернуть приводной вал шагового микродвигателя на заданную величину, причем ходовой винт соединен с приводным валом и поршнем, а поршень соединен с подвижной стенкой таким образом, чтобы преобразовывать поворот приводного вала в осевое перемещение поршня и в соответствующее осевое перемещение подвижной стенки; и

(iii) нагревают доставленный жидкий образующий аэрозоль субстрат во внутреннем канале до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам настоящего изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:

на фиг.1А показан вид сверху примера генерирующей аэрозоль системы;

на фиг.1В показан вид сверху генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.1С показана генерирующая аэрозоль система согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.1D показан вид сверху генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид сверху трубчатого сегмента и нагревательной катушки для генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3А показан вид сверху трубчатого сегмента и конического нагревателя для генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3В показана схематичная иллюстрация изготовления конического нагревателя, показанного на фиг.3А;

на фиг.4 показана схематичная иллюстрация генерирующей аэрозоль системы на перспективном виде, согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг.5 показана схематичная иллюстрация генерирующей аэрозоль системы на перспективном виде и на виде в поперечном сечении, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1А показана генерирующая аэрозоль система, содержащая электрическую схему 10, которая приводит шаговый микродвигатель 12 с приводным валом 14. Приводной вал 14 связан с ходовым винтом 16, который в соответствии с электрическими импульсами от электрической схемы 10 преобразует поворотное перемещение приводного вала 14 в осевое перемещение. Ходовой винт 16 соединен с поршнем 18, который перемещает подвижную стенку 26 (не показана на фиг.1А) в капсуле 20. При подаче импульсов от электрической схемы 10 для привода шагового микродвигателя 12, происходит уменьшение доступного объема в капсуле 20 на заданную величину. Капсула 20 заполнена жидким образующим аэрозоль субстратом. Вследствие уменьшения объема под действием указанных импульсов, соответствующее количество жидкого образующего аэрозоль субстрата втекает внутрь сопла 22 с открытым концом, и этот жидкий образующий аэрозоль субстрат выходит из сопла через эжектор 24А. Эжектор 24А осуществляет аэрозолизацию жидкого образующего аэрозоль субстрата.

На фиг.1В, 1С и 1D показаны генерирующие аэрозоль системы с разными средствами обработки жидкого образующего аэрозоль субстрата после выхода этого жидкого образующего аэрозоль субстрата из сопла 22.

В варианте осуществления по фиг.1В, дальше по ходу потока относительно сопла 22 расположена нагревательная катушка 24В для непосредственного нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, который выходит из сопла 22.

В варианте осуществления по фиг.1С, дальше по ходу потока относительно сопла 22 расположен плоский нагреватель 24С для непосредственного нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, который выходит из сопла 22.

В варианте осуществления по фиг.1D, дальше по ходу потока относительно сопла 22 расположен конический нагреватель 24D для непосредственного нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, который выходит из сопла 22.

На фиг.2 показан подробный чертеж стороны открытого конца сопла 22. Нагревательная катушка 24В установлена со стороны открытого конца сопла 22 таким образом, что эта нагревательная катушка 24В проходит от сопла 22 в продольном направлении. Жидкий образующий аэрозоль субстрат выходит на открытом конце сопла 22. Нагревательная катушка 24В образует открытый на конце внутренний канал, к которому посредством сопла 22 доставляется жидкий образующий аэрозоль субстрат. Нагревательная катушка 24В располагается внутри и вокруг потока жидкости таким образом, что происходит непосредственный нагрев жидкого образующего аэрозоль субстрата. Нагревательная катушка 24В имеет длину L, диаметр D и величину О перекрытия с соплом 22.

На фиг.3А показан подробный вид стороны открытого конца сопла 22. Конический нагреватель 24D установлен дальше по ходу потока относительно сопла 22 таким образом, что этот конический нагреватель 24D проходит от сопла 22 в продольном направлении. Жидкий образующий аэрозоль субстрат выходит на открытом конце сопла 22. Конический нагреватель 24D образует внутренний канал и располагается внутри и вокруг потока жидкости таким образом, что происходит непосредственный нагрев жидкого образующего аэрозоль субстрата. Торец конуса конического нагревателя 24D и сопло 22 расположены на расстоянии G.

На фиг.3В показана схематичная иллюстрация изготовления конического нагревателя 24D из плоской заготовки. Конический нагреватель 24D имеет длину g по образующей конуса, и его радиус увеличивается от первого радиуса r до второго радиуса R.

На фиг.4 показаны генерирующие аэрозоль системы по фиг.1В, 1С и 1D на перспективных видах, при расположении нагревательного элемента 24 дальше по ходу потока относительно трубчатого сегмента 22.

На фиг.5 показана схематичная иллюстрация генерирующей аэрозоль системы. Генерирующая аэрозоль система содержит основной узел 30 и отдельный картридж 40. Основной узел 30 содержит шаговый микродвигатель 12 с приводным валом 14. Картридж 40 содержит капсулу, представляющую собой часть для хранения жидкости. Основной узел 30 дополнительно содержит трубчатый сегмент 22 и испаритель 24, принимающий жидкий образующий аэрозоль субстрат через трубчатый сегмент 22, который проходит от части для хранения жидкости в направлении испарителя. Испаритель 24 выполнен с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата непосредственно после выхода этого жидкого образующего аэрозоль субстрата из трубчатого сегмента 22.

Кроме того, картридж 40 содержит ходовой винт 16, связанный с приводным валом 14, и поршень 18, который совершает осевое перемещение под действием ходового винта 16. Часть для хранения жидкости содержит подвижную стенку 26, которая отделяет часть для хранения жидкости от остальных компонентов внутри капсулы картриджа.

Картридж 40 выполнен с возможностью его размещения в полости внутри основного узла 30. Картриджа 40 должен иметь возможность его замены пользователем в случае израсходования образующего аэрозоль субстрата, находящегося в картридже 40. При вставке нового картриджа 40 обеспечивается возможность перемещения ползуна на основном корпусе 30 для раскрывания указанной полости. Внутрь раскрытой полости возможно вставка нового картриджа 40. Ходовой винт 16 картриджа 40 содержит отверстие для приема приводного вала 14 шагового микродвигателя 12. Капсула картриджа 40 содержит выпускное отверстие для приема конца трубчатого сегмента 22.

Основной узел 30 является портативным и имеет размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Основной узел 30 содержит основной корпус и мундштучный участок. Основной узел 30 заключает в себе источник питания, например, батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея, электронную схему 10 и полость. На боковых сторонах основного корпуса выполнены электрические соединители для обеспечения электрического соединения между электрической схемой 10 и батареей. Мундштучный участок содержит множество впускных отверстий для воздуха и выпускное отверстие. При использовании пользователь осуществляет всасывание или затяжку на выпускном отверстии для втягивания воздуха через впускные отверстия для воздуха и через мундштучный участок к выпускному отверстию и далее - в рот или в легкие пользователя. Для того, чтобы обеспечить протекание воздуха через мундштучный участок за пределы картриджа, предусмотрены внутренние перегородки.

Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничивающими. В свете вышеописанных примеров вариантов осуществления специалисту с обычной квалификацией в данной области техники будут теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерам вариантов осуществления.

Настоящее изобретение относится к генерирующей аэрозоль системе, содержащей часть для хранения жидкости, предназначенную для хранения жидкого образующего аэрозоль субстрата и содержащую подвижную стенку и выпускное отверстие; испаритель, содержащий нагревательный элемент, имеющий структуру, образующую внутренний канал с открытым концом для нагрева осажденного жидкого образующего аэрозоль субстрата; насос, выполненный с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента и содержащий шаговый микродвигатель с приводным валом, который выполнен с возможностью поворота на заданную величину при выполнении одного шага шаговым микродвигателем, поршень, соединенный с подвижной стенкой, и ходовой винт, соединяющий приводной вал с поршнем и выполненный с возможностью преобразования поворота приводного вала в осевое перемещение поршня и в соответствующее осевое перемещение подвижной стенки, причем испаритель выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата во внутреннем канале до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата. Настоящее изобретение относится также к картриджу для генерирующей аэрозоль системы, содержащему часть для хранения жидкости, поршень и ходовой винт. Настоящее изобретение относится также к способу генерирования аэрозоля. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Генерирующая аэрозоль система, содержащая

часть для хранения жидкости, предназначенную для хранения жидкого образующего аэрозоль субстрата и содержащую подвижную стенку и выпускное отверстие;

испаритель, содержащий нагревательный элемент, имеющий структуру, образующую внутренний канал с открытым концом; и

насос, выполненный с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента и содержащий:

шаговый микродвигатель с приводным валом, который выполнен с возможностью поворота на заданную величину при выполнении одного шага шаговым микродвигателем;

поршень, соединенный с подвижной стенкой; и

ходовой винт, соединяющий приводной вал с поршнем и выполненный с возможностью преобразования поворота приводного вала в осевое перемещение поршня и в соответствующее осевое перемещение подвижной стенки;

причем испаритель выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата во внутреннем канале до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата.

2. Генерирующая аэрозоль система по п.1, в которой часть для хранения жидкости выполнена таким образом, что осевое перемещение подвижной стенки в направлении части для хранения жидкости приводит к уменьшению объема части для хранения жидкости, в результате чего происходит доставка определенного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу нагревательного элемента при выполнении одного шага шаговым микродвигателем.

3. Генерирующая аэрозоль система по п.1 или 2, в которой шаговый микродвигатель дополнительно выполнен с возможностью выполнения шага в реверсном направлении, в результате чего происходит увеличение объема части для хранения жидкости.

4. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-3, в которой подвижная стенка выполнена с возможностью заключения жидкого образующего аэрозоль субстрата в части для хранения жидкости таким образом, чтобы шаговый микродвигатель и поршень не находились в контакте с жидким образующим аэрозоль субстратом.

5. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая камеру, в которую доставляется жидкий образующий аэрозоль субстрат, причем нагревательный элемент расположен внутри указанной камеры дальше по ходу потока относительно выпускного отверстия части для хранения жидкости.

6. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-5, дополнительно содержащая трубчатый сегмент, через который жидкий образующий аэрозоль субстрат доставляется из части для хранения жидкости к испарителю.

7. Генерирующая аэрозоль система по п.6, в которой испаритель расположен дальше по ходу потока относительно открытого конца трубчатого сегмента.

8. Генерирующая аэрозоль система по п.6 или 7, в которой трубчатый сегмент содержит капиллярную трубку.

9. Генерирующая аэрозоль система по п.6, 7 или 8, в которой испаритель содержит нагревательную катушку, проходящую вокруг трубчатого сегмента.

10. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.6-9, в которой испаритель содержит нагревательную катушку, проходящую от трубчатого сегмента в продольном направлении.

11. Генерирующая аэрозоль система по п.6, 7 или 8, в которой испаритель содержит конический нагреватель, проходящий от трубчатого сегмента в продольном направлении.

12. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-11, в которой часть для хранения жидкости содержит обратный клапан, соединенный с выпускным отверстием части для хранения жидкости.

13. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-12, в которой расход жидкого образующего аэрозоль субстрата, доставляемого через выпускное отверстие части для хранения жидкости, находится в пределах от 0,5 до 2 микролитров в секунду.

14. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп.1-13, содержащая основной узел и картридж, причем картридж съемно соединен с основным узлом, основной узел содержит источник питания, часть для хранения жидкости расположена в картридже и шаговый микродвигатель расположен в основном узле.

15. Картридж для генерирующей аэрозоль системы по п.14, содержащий часть для хранения жидкости, поршень и ходовой винт.

16. Картридж по п.15, дополнительно содержащий первое покрытие, которое покрывает по меньшей мере одно из подвижной стенки части для хранения жидкости, поршня и ходового винта перед вставкой картриджа внутрь основного узла.

17. Картридж по п.15 или 16, дополнительно содержащий второе покрытие, которое покрывает выпускное отверстие части для хранения жидкости перед вставкой картриджа внутрь основного узла.

18. Способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых

помещают жидкий образующий аэрозоль субстрат в часть для хранения жидкости, которая содержит подвижную стенку и выпускное отверстие;

доставляют жидкий образующий аэрозоль субстрат из выпускного отверстия части для хранения жидкости к внутреннему каналу, образованному нагревательным элементом испарителя, причем доставка включает в себя приведение в действие шагового микродвигателя для выполнения одного шага таким образом, чтобы повернуть приводной вал шагового микродвигателя на заданную величину, при этом ходовой винт соединен с приводным валом и с поршнем, а поршень соединен с подвижной стенкой таким образом, чтобы преобразовывать поворот приводного вала в осевое перемещение поршня и в соответствующее осевое перемещение подвижной стенки; и

нагревают доставленный жидкий образующий аэрозоль субстрат во внутреннем канале до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем зона осаждения содержит поверхность нагревательного элемента.