Настоящее изобретение относится к проницаемым для текучей среды нагревателям в сборе для систем, генерирующих аэрозоль. В частности, оно относится к плоским проницаемым для текучей среды нагревателям в сборе, содержащим плоскую упорядоченную нитчатую структуру.
Было бы желательно обеспечить проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе с улучшенными рабочими характеристиками. В частности, было бы желательно обеспечить проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе характеризующийся оптимизированными рабочими характеристиками в отношении контакта и нагрева.
Согласно настоящему изобретению предусмотрен проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль. Проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе содержит электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру, а также первую точку контакта и вторую точку контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой и соединения плоской упорядоченной нитчатой структуры с внешним источником питания. Продольная ось образована между первой точкой контакта и второй точкой контакта. В нагревателе в сборе сопротивление центральной области Rc представляет собой электрическое сопротивление между двумя точками, расположенными на продольной оси, при этом одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта. Первое сопротивление R1 представляет собой электрическое сопротивление между первой точкой контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта. Второе сопротивление R2 представляет собой электрическое сопротивление между второй точкой контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта. Отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению Rc/R1 составляет от 2 до 400, и отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению Rc/R2 составляет от 2 до 400.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению Rc/R1 составляет от 2 до 300, более предпочтительно от 40 до 200.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению Rc/R2 составляет от 2 до 300, более предпочтительно от 40 до 200.
Нагреватель в сборе предусматривает общее сопротивление Rt, соответствующее электрическому сопротивлению между первой точкой контакта и второй точкой контакта.
Предпочтительно отношение сопротивления центральной области к общему сопротивлению Rc/Rt соответствует по меньшей мере 0,3 или 0,4, предпочтительно 0,5, или 0,6, или 0,7.
Предпочтительно отношение первого сопротивления к общему сопротивлению R1/Rt составляет от 0,005 до 0,125, предпочтительно более 0,01, более предпочтительно от 0,01 до 0,1, еще более предпочтительно от 0,05 до 0,1.
Предпочтительно отношение второго сопротивления к общему сопротивлению R2/Rt составляет от 0,005 до 0,125, предпочтительно более 0,01, более предпочтительно от 0,01 до 0,1, еще более предпочтительно от 0,05 до 0,1.
Предпочтительно сопротивление центральной области Rc соответствует по меньшей мере 50 процентам от общего электрического сопротивления Rt нагревателя в сборе между первой и второй точками контакта. Предпочтительно каждое из первого и второго сопротивлений соответствует максимум приблизительно 13 процентам от общего электрического сопротивления и минимум приблизительно 0,5 процента от общего электрического сопротивления Rt.
Сопротивление центральной области Rc может соответствовать не более приблизительно 99 процентам от общего сопротивления Rt. Предпочтительно сопротивление центральной области соответствует значению от приблизительно 80 процентов до приблизительно 98 процентов, более предпочтительно от приблизительно 90 процентов до приблизительно 95 процентов от общего сопротивления Rt. Такое высокое электрическое сопротивление в одной выбранной области упорядоченной нитчатой структуры обеспечивает целенаправленный резистивный нагрев нитей в данной области нагрева и эффективное испарение образующей аэрозоль жидкости, подлежащей испарению.
В качестве общего правила, всякий раз, когда термин «приблизительно» используется в сочетании с конкретным значением на протяжении всей настоящей заявки, следует понимать, что значение, следующее за термином «приблизительно», не обязательно должно точно равняться этому конкретному значению по техническим соображениям. В то же время, всегда следует понимать, что термин «приблизительно», используемый в сочетании с конкретным значением, включает и также явным образом раскрывает данное конкретное значение, следующее за термином «приблизительно».
Области около первой и второй точек контакта и между ними, предусматривающие относительно низкие первое и второе сопротивления R1, R2, образуют области электрического контакта нагревателя в сборе. Области контакта выполнены таким образом, что они не преобразуют или практически не преобразуют ток, протекающий через области контакта упорядоченной нитчатой структуры, в тепло. Центральная область между первой и второй точками контакта, предусматривающая относительно высокое сопротивление центральной области, образует область нагрева нагревателя в сборе.
Было обнаружено, что соотношение электрического сопротивления между сопротивлением центральной области и первым и вторым сопротивлениями в вышеуказанных диапазонах, в частности, низкое электрическое сопротивление вблизи первой и второй точек контакта, каждое соответствующее максимум приблизительно 13 процентам от общего электрического сопротивления и в то же время минимум приблизительно 0,5 процента от общего электрического сопротивления, является выгодным для рабочих характеристик нагревателя в сборе.
Низкое электрическое сопротивление вблизи точек контакта предпочтительно намного меньше, чем электрическое сопротивление области нагрева. Электрическое сопротивление вблизи точек контакта может также иметь определенный минимум.
Низкое электрическое сопротивление вблизи точек контакта может положительно влиять на электрический контакт нагревателя в сборе по сравнению, например, с нагревателями в сборе, содержащими упорядоченные нитчатые структуры, которые предусматривают сетки, характеризующиеся низкими значениями плотности сетки, например, такие как сетки, предпочтительные для областей нагрева упорядоченной нитчатой структуры. Кроме того, низкое электрическое сопротивление обеспечивает хорошую передачу тока нагрева в расположенную ближе к центру область нагрева, где требуется нагрев. С другой стороны, наличие определенного отношения сопротивления центральной области к первому и второму сопротивлениям, в частности, минимального электрического сопротивления в областях контакта, имеет преимущество, заключающееся в ограничении рассеивания тепла от области нагрева до областей контакта. Таким образом, тепло может сохраняться в центральной поверхности нагревателя в сборе, где происходит испарение. Общее потребление электроэнергии нагревателя или соответствующего устройства, генерирующего аэрозоль, может быть ограничено. Кроме того, в областях контакта любой возможно присутствующий материал, предназначенный для многослойного формования, обычно полимерный материал, менее подвержен воздействию тепла.
Это изменение распределения сопротивления в нагревателе в сборе, например, посредством выбора определенных материала, размеров или структуры области нагрева и областей контакта обеспечивает возможность изменять, в частности увеличивать, общий размер упорядоченной нитчатой структуры, однако при этом без значительного изменения, в частности увеличения, области нагрева. Это может быть необходимо или требоваться для того, чтобы не предъявлять чрезмерных требований к системе электропитания устройства, генерирующего аэрозоль.
Нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению может характеризоваться общим сопротивлением Rt, составляющим от приблизительно 0,5 Ом до приблизительно 4 Ом, более предпочтительно от приблизительно 0,8 Ом до приблизительно 3 Ом, еще более предпочтительно приблизительно 2,5 Ом.
Предпочтительно сопротивление центральной области Rc составляет более приблизительно 0,5 Ом, более предпочтительно - более приблизительно 1 Ом, еще более предпочтительно - приблизительно приблизительно 2 Ом.
Предпочтительно первое сопротивление R1 составляет менее приблизительно 100 мОм, более предпочтительно - менее приблизительно 50 мОм, например, сопротивление составляет от приблизительно 5 мОм до приблизительно 25 мОм. Предпочтительно первое сопротивление составляет более приблизительно 3 мОм, более предпочтительно - более приблизительно 5 мОм.
Предпочтительно второе сопротивление R2 составляет менее приблизительно 100 мОм, более предпочтительно - менее приблизительно 50 мОм, например, сопротивление составляет от приблизительно 5 мОм до приблизительно 25 мОм. Предпочтительно второе сопротивление составляет более приблизительно 3 мОм, более предпочтительно - более приблизительно 5 мОм.
По всей данной заявке каждый раз при упоминании значения следует понимать, что данное значение раскрыто однозначным образом. Тем не менее, следует также понимать, что по техническим соображениям значение не обязательно представляет собой точное значение.
Сопротивление нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению отличается, например, от нагревателей в сборе из предыдущего уровня техники, содержащих сетку из нитей, где однородная сетка с одинаковой плотностью сетки по всей упорядоченной нитчатой структуре установлена в нагреватель в сборе, или где упорядоченная нитчатая структура состоит из сетки с двумя боковыми металлическими пластинами в качестве контактов. Сопротивление в областях контакта является более высоким, чем в случае применения металлических пластин в качестве контактов, но может быть таким же или более высоким в области нагрева в зависимости, например, от материала или конструкции нити, применяемой в центральной области нагрева.
Вследствие определенного низкого электрического сопротивления вблизи точек контакта сопротивление по нагревателю в сборе можно оптимизировать с учетом контактирования и нагрева упорядоченной нитчатой структуры, а также с учетом сборки и применения нагревателя в сборе.
Значение сопротивления центральной области нагревателя в сборе можно определять и выбирать согласно необходимому результату в отношении испарения или, например, согласно параметрам нагревателя в сборе или устройства, генерирующего аэрозоль, с которым должен применяться нагреватель в сборе. Например, значение сопротивления центральной области можно выбрать в соответствии с жидкостью, подлежащей испарению (вязкость, температура испарения, количество испаряемого вещества и т. д.).
Предпочтительно упорядоченная структура и электрическое сопротивление области нагрева предусмотрены и выполнены с возможностью эффективного нагрева и испарения жидкости с помощью нитей центральной поверхности упорядоченной нитчатой структуры.
Предпочтительно упорядоченная структура и электрическое сопротивление областей контакта нагревателя в сборе или первой и второй боковой поверхности упорядоченной нитчатой структуры предусмотрены и выполнены с возможностью надлежащего электрического контакта упорядоченной нитчатой структуры и внешнего источника питания. Области контакта также выполнены с возможностью оптимального взаимодействия с областью нагрева или центральной поверхностью упорядоченной нитчатой структуры соответственно.
Нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению может дополнительно предусматривать сопротивление первой переходной области R1tp, соответствующее электрическому сопротивлению между двумя точками, расположенными на продольной оси, при этом одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта. Нагреватель в сборе может дополнительно предусматривать сопротивление второй переходной области R2tp, соответствующее электрическому сопротивлению между двумя точками, расположенными на продольной оси, при этом одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта. Отношение сопротивления первой переходной области к первому сопротивлению R1tp/R1 составляет от 1,1 до 400, отношение сопротивления второй переходной области ко второму сопротивлению R2tp/R2 составляет от 1,1 до 400, отношение сопротивления центральной области к сопротивлению первой переходной области Rc/R1tp составляет от 1,1 до 400, и отношение сопротивления центральной области к сопротивлению второй переходной области Rc/R2tp составляет от 1,1 до 400.
Предпочтительно отношения R1tp/R1, R2tp/R2, Rc/R1tp и Rc/R2tp составляют от 2 до 300, более предпочтительно от 40 до 200.
Первая переходная поверхность упорядоченной нитчатой структуры, предусматривающая сопротивление первой переходной области R1tp, расположена между первой боковой поверхностью и центральной поверхностью упорядоченной нитчатой структуры или нагревателя в сборе соответственно. Вторая переходная поверхность упорядоченной нитчатой структуры, предусматривающая сопротивление второй переходной области R2tp, расположена между второй боковой поверхностью и центральной поверхностью. Каждая переходная поверхность предусматривает электрическое сопротивление, по существу, находящееся в диапазоне от первого или второго сопротивлений соответствующей первой или второй боковой поверхности до сопротивления центральной области центральной поверхности.
Путем обеспечения электрического сопротивления переходной области, например путем обеспечения градиента электрического сопротивления, можно достичь плавного перехода распределения энергии по нагревателю в сборе и соответствующего нагрева.
Предпочтительно значение сопротивления переходной области находится ближе к первому или второму сопротивлениям, чем к сопротивлению центральной области.
Сопротивления первой и второй переходной области охватывают 20 процентов по продольной оси между первой и второй точками контакта нагревателя в сборе.
Термин «плоский» нагреватель в сборе или «плоская» упорядоченная нитчатая структура используется во всем данном описании для обозначения упорядоченной нитчатой структуры или плоского нагревателя в сборе, которые выполнены в виде практически двухмерного топологического многообразия. Таким образом, плоская упорядоченная нитчатая структура и плоский нагреватель в сборе проходят в двух направлениях вдоль поверхности, значительно больше, чем в третьем направлении. В частности, размеры плоской упорядоченной нитчатой структуры в двух направлениях в пределах поверхности по меньшей мере в 5 раз превышают размер в третьем измерении, перпендикулярном к поверхности. Примером плоской упорядоченной нитчатой структуры и плоского нагревателя в сборе является структура между двумя практически параллельными воображаемыми поверхностями, где расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями значительно меньше, чем протяженность в пределах поверхностей. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления плоская упорядоченная нитчатая структура является планарной и плоский нагреватель в сборе является, по существу, планарным. В других вариантах осуществления плоская упорядоченная нитчатая структура и плоский нагреватель в сборе изогнуты вдоль одного или более направлений, образуя, например, куполообразную конфигурацию или мостовую конфигурацию.
Упорядоченную нитчатую структуру предпочтительно применяют в плоском нагревательном элементе, который может легко поддаваться обработке в ходе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Термин «нить» используется на протяжении всего настоящего описания для обозначения электрического пути, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей соответственно, либо несколько электрических путей могут сходиться в ней в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.
Термин «упорядоченная нитчатая структура» используется на протяжении всего настоящего описания для обозначения упорядоченной структуры одной или предпочтительно множества нитей. Упорядоченная нитчатая структура может представлять собой решетку из нитей, например, расположенных параллельно друг другу. Предпочтительно нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Предпочтительно упорядоченная нитчатая структура имеет толщину от приблизительно 0,5 микрометра до приблизительно 500 микрометров. Упорядоченная нитчатая структура может, например, находиться в форме решетки из параллельных или поперечных электрически проводящих нитей. Нить может образовывать одно целое с электрическими контактами, например, она может быть образована из электрически проводящей фольги, например, фольги из нержавеющей стали, которая протравливается для образования нитей или отверстий в центральной поверхности, а также в боковых поверхностях.
Центральная поверхность упорядоченной нитчатой структуры всегда расположена между первой и второй боковыми поверхностями упорядоченной нитчатой структуры. Предпочтительно центральная поверхность расположена геометрически посередине между первой и второй боковыми поверхностями. В упорядоченной нитчатой структуре, характеризующейся продольной протяженностью, которая больше, чем поперечная протяженность, такой как, например, упорядоченная нитчатая структура прямоугольной конфигурации, центральная поверхность, а также боковые поверхности также могут иметь продольную или прямоугольную конфигурацию.
Электрическое сопротивление в первой и второй боковых поверхностях упорядоченной нитчатой структуры может быть выбрано в соответствии с режимом нагрева с помощью упорядоченной нитчатой структуры или в соответствии с путем приведения в контакт упорядоченной нитчатой структуры с основанием нагревателя или приведения в контакт с нагревателем в сборе.
Первое и второе сопротивления могут быть распределены однородным образом по каждой из двух боковых поверхностей.
Первое и второе сопротивления могут быть распределены неоднородным образом по каждой из боковых поверхностей. Например, более высокое электрическое сопротивление может быть обеспеченно в краевых областях, а более низкое электрическое сопротивление может быть обеспечено в центральной области боковой поверхности.
Первое и второе сопротивления могут быть идентичными или симметричными относительно сопротивления центральной области. Однако первое и второе сопротивления могут быть различными. В зависимости от структуры упорядоченной нитчатой структуры с учетом приложенного напряжения (первая или вторая точки контакта заземлены или соединены с источником напряжения) может наблюдаться немного отличающийся локальный нагрев. Различное электрическое сопротивление, например, обусловленное различными материалами нитей или значениями плотности нитей, в первой и второй боковых поверхностях можно применять для выравнивания разностей между значениями нагрева и, таким образом, для уравновешивания колебаний температуры по нагревателю в сборе. Таким образом может поддерживаться постоянный нагрев по всей области нагрева упорядоченной нитчатой структуры.
Плоский проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению также может предусматривать колебания сопротивления центральной области или первого и второго сопротивлений или сопротивления центральной области и первого и второго сопротивлений относительно продольной оси.
Нагреватель в сборе, например, может содержать центральную продольную область, проходящую от первой точки контакта до второй точки контакта, при этом электрическое сопротивление в центральной продольной области ниже, чем электрическое сопротивление за пределами центральной продольной области.
Например, в краевых областях вдоль упорядоченной нитчатой структуры можно располагать меньшее количество или меньшие нити, чем в центральной продольной области. Например, плотность сетки может быть выше в центральной продольной области, чем в латеральных продольных областях вдоль упорядоченной нитчатой структуры. Таким образом, распределение энергии может быть сконцентрировано на центральную область центральной поверхности. Такое определенное распределение энергии может быть реализовано, например, с помощью плоской упорядоченной нитчатой структуры, где в направлении продольной оси в центральной продольной области расположено большее количество нитей, чем за пределами центральной продольной области.
Электрическое сопротивление может быть определено и изменено путем выбора материала, применяемого для упорядоченной нитчатой структуры, или размера и расположения нитей в упорядоченных нитчатых структурах. Предпочтительно электрическое сопротивление благодаря предварительно выбранному материалу нити определяется отношением открытого участка к общей площади упорядоченной нитчатой структуры.
Например, проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе может содержать электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру, а также первую точку контакта и вторую точку контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой. Продольная ось образована между первой точкой контакта и второй точкой контакта. В нагревателе в сборе центральная поверхность Sc представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в двух точках, расположенных на продольной оси, при этом одна из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек находится на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Первая боковая поверхность S1 представляет собой участок нагревателя в сборе, проходящий между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось в первой точке контакта и в точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам расстояния между первой и второй точками контакта. Вторая боковая поверхность S2 представляет собой участок нагревателя в сборе между двумя линиями, лежащими перпендикулярно к продольной оси и пересекающими продольную ось во второй точке контакта и точке, расположенной на продольной оси и находящейся на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам расстояния между первой и второй точками контакта.
Центральная поверхность Sc содержит множество отверстий, образующих открытый участок ScOA, первая боковая поверхность S1 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S1OA, и вторая боковая поверхность S2 содержит множество отверстий, образующих открытый участок S2OA. Отношение открытого участка центральной поверхности к открытому участку первой боковой поверхности ScOA/S1OA составляет от 1,1 до 30, и отношение открытого участка центральной поверхности к открытому участку второй боковой поверхности ScOA/S2OA составляет от 1,1 до 30. Предпочтительно отношение открытого участка центральной поверхности к первой боковой поверхности или ко второй боковой поверхности, ScOA/S1OA или ScOA/S2OA, составляет от 2 до 28, например, от 2 до 15 или от 15 до 28.
Открытый участок центральной поверхности ScOA может составлять от приблизительно 40 процентов до приблизительно 90 процентов от общей площади центральной поверхности. Предпочтительно открытый участок в центральной поверхности составляет от приблизительно 50 процентов до приблизительно 80 процентов, более предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 70 процентов.
Нагреватель в сборе может характеризоваться постоянной шириной вдоль длины продольной оси относительно упорядоченной нитчатой структуры.
Нагреватель в сборе может характеризоваться различной шириной вдоль длины продольной оси. В данных случаях с целью расчета открытых участков нагреватель в сборе считается прямоугольным участком между двумя линиями, параллельными продольной оси, проходящими через точки упорядоченной нитчатой структуры, которые наиболее удалены от продольной оси. Таким образом, отсутствие упорядоченной нитчатой структуры в более узких деталях нагревателя в сборе считается открытым участком.
Большая часть нагрева может происходить в центральной поверхности нагревателя в сборе между двумя точками контакта. В боковых поверхностях может происходить незначительный нагрев.
Открытый участок центральной поверхности формируется множеством отверстий, которые предпочтительно характеризуются размером и распределением, оптимизированными для того, чтобы жидкость, подлежащая испарению, проникала в отверстия и обеспечивался непосредственный и эффективный нагрев жидкости.
Открытый участок каждой из боковых поверхностей меньше открытого участка центральной поверхности. Однако предпочтительно открытый участок первой боковой поверхности составляет не более приблизительно 10 процентов от общей площади первой боковой поверхности, и открытый участок второй боковой поверхности также составляет не более приблизительно 10 процентов от общей площади второй боковой поверхности. Каждый открытый участок боковых поверхностей может составлять в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 35 процентов, например, от приблизительно 5 до приблизительно 20 процентов или от приблизительно 5 до приблизительно 15 процентов от общей площади боковой поверхности.
Небольшой или незначительный открытый участок в боковых поверхностях может улучшать электрический контакт в данных боковых поверхностях по сравнению, например, с сетками, характеризующимися низкими значениями плотности, например, такими как сетки, которые являются предпочтительными для центральных поверхностей упорядоченной нитчатой структуры.
Кроме того, множество отверстий в боковых поверхностях может ограничивать утечку жидкости из нагревателя в сборе. Как правило, жидкость подается из резервуара для хранения жидкости, например системы резервуаров или картриджа, к нагревателю в сборе. Жидкость проникает в множество отверстий в центральной поверхности, где жидкость может нагреваться и испаряться.
Жидкость имеет склонность, например за счет капиллярных сил, проходить между основанием нагревателя и контактными частями радиально наружу от нагревателя. Данный эффект может быть существенным при использовании видов фольги в качестве контактных частей, как в упорядоченных нитчатых структурах из предшествующего уровня техники.
Благодаря обеспечению множества отверстий в боковых поверхностях, жидкость будет входить в данные отверстия и, таким образом, удерживаться в боковых поверхностях.
Кроме того, дополнительно упрощается многослойное формование контактных частей. Многослойное формование обычно применяют для целей стабилизации контактных частей, например, при использовании видов тонкой контактной фольги или неплотных сеток. Боковые поверхности можно подвергать многослойному формованию, например, с помощью теплостойкого полимера. Многослойное формование может предотвращать смещение отдельных нитей или распускание краев нити. С помощью многослойного формования стабильность боковых поверхностей или всех контактных частей боковых поверхностей может быть улучшена. Это может облегчать установку упорядоченных нитчатых структур при сборке нагревателя в сборе. Это может также способствовать сохранению формы и конфигурации упорядоченной нитчатой структуры. Таким образом могут быть улучшены воспроизводимость и надежность нагревателей, в которых применяется упорядоченная нитчатая структура.
Материал, предназначенный для многослойного формования, может представлять собой любой материал, подходящий для применения в проницаемом для текучей среды нагревателе согласно настоящему изобретению. Материал, предназначенный для многослойного формования, например, может представлять собой материал, который способен выдерживать высокие температуры (более 300 градусов Цельсия), например, полиимид или термопластичные материалы, например такие как полиэфирэфиркетон (PEEK).
В упорядоченной нитчатой структуре материал, предназначенный для многослойного формования, может проходить сквозь отверстия в первой и второй боковых поверхностях. Данные отверстия, например, могут образовывать микроканалы в упорядоченной нитчатой структуре. Таким образом, может быть усилена связь между материалом упорядоченной нитчатой структуры и материалом, предназначенным для многослойного формования. Низкое значение размера открытого участка, в частности отверстия небольшого размера, может дополнительно поддерживать то, что материал, предназначенный для многослойного формования, удерживается в боковых поверхностях и не вытекает через них.
В случае упорядоченной нитчатой структуры, обеспеченной множеством отверстий, утечка может быть предотвращена или уменьшена также с помощью боковых поверхностей, образованных посредством многослойного формования. Из-за того, что поверхность боковой поверхности, образованной многослойным формованием, не является плоской, неровности поверхности могут служить в качестве средства для удержания жидкости.
Отношение открытых участков или значение размера открытого участка в центральной поверхности упорядоченной нитчатой структуры или число, размеры и расположение отверстий из множества отверстий в центральной поверхности, например, можно выбрать в соответствии с жидкостью, подлежащей испарению (вязкость, температура испарения, количество испаренного вещества и т. д.).
Отношение открытых участков или значения размера открытого участка на первой и второй боковых поверхностях упорядоченной нитчатой структуры, например, можно выбрать в соответствии с режимом нагрева с помощью упорядоченной нитчатой структуры или в соответствии с путем приведения в контакт упорядоченной нитчатой структуры с основанием нагревателя или приведения в контакт с нагревателем в сборе. Значение размера открытого участка в двух боковых поверхностях может также быть выбрано, например, в соответствии с применяемым материалом, предназначенным для многослойного формования (скорость потока, температура во время многослойного формования и т. д.).
Множество отверстий в боковых поверхностях может быть расположено однородно и равномерно на протяжении каждой из двух боковых поверхностей.
Множество отверстий в боковых поверхностях может быть расположено неравномерно на протяжении каждой из боковых поверхностей. Например, большее количество отверстий или более крупные отверстия могут быть предусмотрены в краевых областях, и более мелкие отверстия или меньшее количество отверстий может быть предусмотрено в центральной области боковой поверхности.
Количество и распределение отверстий в двух боковых поверхностях могут быть идентичными или симметричными относительно центральной поверхности. Однако количество и распределение отверстий в двух боковых поверхностях могут быть различными в двух боковых поверхностях, например, с целью выравнивания разностей между значениями нагрева, вследствие применения определенной мощности в отношении упорядоченной нитчатой структуры.
Переходная поверхность, расположенная между боковой поверхностью и центральной поверхностью, может предусматривать градиент открытого участка в диапазоне от открытого участка боковой поверхности до открытого участка центральной поверхности.
Плоская упорядоченная нитчатая структура может представлять собой, например, перфорированный лист. Центральная поверхность перфорированного листа может содержать множество нитей нагревателя, разделенных или удаленных друг от друга множеством отверстий. Каждая из боковых поверхностей перфорированного листа может содержать множество отверстий.
Отверстия могут быть изготовлены, например, путем химического травления или лазерной обработки.
Плоская упорядоченная нитчатая структура может представлять собой, например, упорядоченную сетчатую структуру, где каждая из сетки центральной поверхности и сеток первой и второй боковых поверхностей характеризуется плотностью сетки. Плотность сетки в центральной поверхности ниже, чем плотность сетки в каждой из первой и второй боковых поверхностей. Таким образом, электрическое сопротивление в двух боковых поверхностях ниже, чем в центральной поверхности. Промежутки между нитями сеток образуют открытый участок центральной поверхности и открытые участки каждой из первой и второй боковых поверхностей.
Упорядоченные сетчатые структуры могут быть изготовлены плетением с применением различных режимов плетения для изготовления различной поверхности сетки. Таким образом, может быть изготовлена одна полоска или непрерывная лента сетки с различными значениями плотности сеток в боковых поверхностях и центральной поверхности. Полученная непрерывная лента сетки может быть разрезана на полоски сетки соответствующего размера.
Упорядоченная нитчатая структура может быть изготовлена с низкой стоимостью, надежным и воспроизводимым способом. Упорядоченная нитчатая структура может быть изготовлена за одну стадию изготовления, не требуя сборки отдельных деталей упорядоченной нитчатой структуры.
В упорядоченной сетчатой структуре градиент плотности сетки, соответствующий градиенту электрического сопротивления, может быть предусмотрен между первой боковой поверхностью и центральной поверхностью и между центральной поверхностью и второй боковой поверхностью. Данные градиенты сетки могут представлять собой переходные поверхности между центральной поверхностью и боковыми поверхностями.
Сетка центральной поверхности может предусматривать расстояние между нитями утка с таким же размером, как и расстояние между нитями основы сетки центральной поверхности. Таким образом может быть изготовлена сетка, имеющая отверстия правильной квадратной конфигурации в центральной поверхности.
Сетки первой и второй боковых поверхностей могут предусматривать расстояние между нитями утка более нуля и не предусматривать какого-либо расстояния между нитями основы. Таким образом могут быть изготовлены очень маленькие равномерно расположенные отверстия в сетках двух боковых поверхностей.
Предпочтительно в направлении плетения упорядоченной нитчатой структуры одинаковое число нитей (основы) расположено рядом друг с другом по всей длине упорядоченной нитчатой структуры. В данных вариантах осуществления продолжающиеся нити основы проходят предпочтительно по меньшей мере от первой боковой поверхности до второй боковой поверхности и более предпочтительно вдоль всей длины упорядоченной нитчатой структуры. С помощью данного способа можно изготавливать упорядоченные сетчатые структуры, где расстояние между нитями основы в двух боковых поверхностях равно расстоянию между нитями основы центральной поверхности.
Предпочтительно упорядоченная нитчатая структура представляет собой упорядоченную сетчатую структуру.
Для нитей упорядоченной нитчатой структуры может применяться любой электрически проводящий материал, подходящий для изготовления упорядоченной нитчатой структуры и для нагревания.
Предпочтительными материалами для упорядоченной нитчатой структуры являются металлы, в том числе сплавы металлов, и углеродные волокна. Углеродные волокна могут быть добавлены к металлам или другому материалу-носителю для изменения сопротивления нитей.
Диаметры нитей могут находиться в диапазоне от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров, предпочтительно от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 30 микрометров, более предпочтительно от 12 микрометров до приблизительно 20 микрометров, например приблизительно 16 микрометров.
Боковые поверхности, изготовленные из сетки, могут быть сжаты. Таким образом, может быть улучшен электрический контакт между отдельными нитями сетки и, следовательно, контакт с упорядоченной нитчатой структурой.
Размеры отверстий в центральной поверхности, например, могут предусматривать длину и ширину или диаметр от приблизительно 25 микрометров до приблизительно 75 микрометров, например, длину и ширину или диаметр от приблизительно 60 до приблизительно 80 микрометров.
Размеры отверстий в боковых поверхностях, например, могут предусматривать длину и ширину от приблизительно 0,5 микрометра до приблизительно 75 микрометров. Предпочтительно размеры отверстий в боковых поверхностях, например, предусматривают ширину не более приблизительно 75 микрометров, тогда как длина, наоборот, уменьшается до приблизительно 0,5 микрометра. Предпочтительно размеры отверстий в боковых поверхностях предусматривают значения диаметра от приблизительно 5 микрометров до приблизительно 50 микрометров или соответствующие открытым участкам.
Центральная поверхность плоской упорядоченной нитчатой структуры может характеризоваться размером в диапазоне, например, от приблизительно 5 мм2 до приблизительно 35 мм2, например, в диапазоне от приблизительно 10 мм2 до приблизительно 30 мм2, например приблизительно 25 мм2. Предпочтительно центральная поверхность имеет прямоугольную, предпочтительно практически квадратную форму, например, приблизительно 5×5 мм2. Рассеивание тепла может оставаться на низком уровне в поверхностях с приблизительно одинаковой длиной и шириной.
Боковая поверхность может характеризоваться размером, например, в диапазоне от приблизительно 3 мм2 до приблизительно 15 мм2, например, в диапазоне от приблизительно 5 мм2 до приблизительно 10 мм2, например, приблизительно 5 мм2 или приблизительно 10 мм2.
В зависимости от положения контактов или точек контакта на нити расстояние между точками контакта может равняться общей длине упорядоченной нитчатой структуры. Как правило, расстояние между двумя точками контакта является более коротким, чем общая длина упорядоченной нитчатой структуры. Предпочтительно характеристики оставшихся продольных концов упорядоченной нитчатой структуры, проходящих в продольном направлении за пределы точек контакта, были равны или аналогичны характеристикам боковых поверхностей, описанных в данном документе. В частности, продольные концы сетки из нитей предпочтительно имеют сопротивление и открытый участок как в боковых поверхностях.
Предпочтительно боковые поверхности имеют форму полосок, например, прямоугольной полоски размером приблизительно 5 x (1-2) мм2.
Размеры контактных частей или боковых поверхностей, соответственно, могут быть адаптированы для обеспечения надлежащего контакта с соединителями, применяемыми для соединения нагревателя в сборе с источником питания, например, контакта с пружинными контактами.
Число отверстий множества отверстий в центральной поверхности, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 100 отверстий на мм2, предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 70 отверстий на мм2, например, приблизительно 40 отверстий на мм2.
Число отверстий множества отверстий в боковой поверхности, например, может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 400 отверстий на мм2, предпочтительно от приблизительно 50 до 350 отверстий на мм2, например, от приблизительно 300 до приблизительно 350 отверстий на мм2.
Упорядоченная нитчатая структура может быть предварительно обработана. Предварительная обработка может представлять собой химическую или физическую предварительную обработку, например, изменение поверхностных свойств поверхности нити. Например, поверхность нити может быть обработана для повышения смачиваемости нити, предпочтительно только в центральной поверхности или в центральной области. Было обнаружено, что повышенная смачиваемость особенно благоприятна для жидкостей, обычно используемых в электронных устройствах для испарения, так называемых жидкостей для электронных сигарет. Жидкости для электронных сигарет обычно содержат вещество, образующее аэрозоль, такое как глицерин или пропиленгликоль. Жидкости могут дополнительно содержать ароматизаторы или никотин.
Жидкости, образующие аэрозоль, подвергаемые испарению с помощью нагретой упорядоченной нитчатой структуры согласно настоящему изобретению, содержат по меньшей мере одно вещество, образующее аэрозоль, и жидкую добавку.
Жидкость, образующая аэрозоль, может предусматривать воду.
Жидкая добавка может представлять собой любое одно из жидкого ароматизатора или жидкого стимулирующего вещества или их комбинацию. Жидкий ароматизатор может, например, включать табачный ароматизатор, табачный экстракт, фруктовый ароматизатор или кофейный ароматизатор. Жидкая добавка может, например, представлять собой сладкую жидкость, такую как, например, ваниль, карамель и какао, травяную жидкость, пряную жидкость или стимулирующую жидкость, содержащую, например, кофеин, таурин, никотин или другие стимулирующие средства, известные для использования в пищевой промышленности.
Преимущественно проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе содержит основание, содержащее отверстие, проходящее через основание. Электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура занимает отверстие в основании. Нагреватель в сборе дополнительно содержит крепежную деталь, прикрепляющую плоскую упорядоченную нитчатую структуру к основанию.
Крепежная деталь сама по себе может быть электрически проводящей и может служить в качестве электрического контакта для проведения тока нагрева через упорядоченную нитчатую структуру.
Крепежная деталь может представлять собой химическую или механическую крепежную деталь. Упорядоченная нитчатая структура может, например, быть прикреплена к основанию с помощью образования связи или склеивания.
Предпочтительно крепежная деталь представляет собой механическую крепежную деталь, такую как зажимы, винты, или крепежную деталь для крепления формы. Зажимы и плоские нагреватели в сборе, в которых применяются зажимы для крепления упорядоченной нитчатой структуры к основанию нагревателя, были подробно описаны в публикации международной заявки на патент WO 2015/117701. В данном документе приведена ссылка на данную публикацию международной заявки на патент WO 2015/117701, и ее содержание, относящееся к нагревателю в сборе и зажимам, применяемым и описанным в ней, включено в данный документ.
Крепежная деталь может быть одной или представлять собой комбинацию вышеупомянутой крепежной детали.
Предпочтительно нагреватель в сборе представляет собой плоский нагреватель в сборе, предпочтительно резистивно нагреваемый проницаемый для текучей среды плоский нагреватель в сборе.
В соответствии с настоящим изобретением также предусмотрена электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль. Система содержит устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Система дополнительно содержит проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе согласно настоящему изобретению, как описано в данном документе, предназначенный для нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Картридж содержит корпус, имеющий отверстие, причем нагреватель в сборе проходит через отверстие в корпусе картриджа. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит основной блок, образующий полость для приема картриджа, источник электропитания и электрические контакты для соединения источника электропитания с нагревателем в сборе, то есть с первой и второй точками контакта нагревателя в сборе для нагрева упорядоченной нитчатой структуры.
Предпочтительно картридж содержит жидкость, содержащую по меньшей мере вещество, образующее аэрозоль, и жидкую добавку.
Признаки и преимущества системы, генерирующей аэрозоль, были описаны относительно нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение дополнительно описано применительно к вариантам осуществления, которые проиллюстрированы с помощью следующих графических материалов, на которых:
на фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация распределения сопротивления по нагревателю в сборе;
на фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация упорядоченной сетчатой структуры;
на фиг. 2a представлена схематическая иллюстрация распределения сопротивления упорядоченной сетчатой структуры из фиг. 2;
на фиг. 3 представлен покомпонентный вид нагревателя в сборе с упорядоченной сетчатой структурой;
на фиг. 4 показан собранный нагреватель в сборе из фиг. 3;
на фиг. 5 показано основание нагревателя с упорядоченной сетчатой структурой;
на фиг. 6 представлен увеличенный вид фиг. 5;
на фиг. 7 показаны увеличенные виды переходных и контактных областей упорядоченной сетчатой структуры;
на фиг. 8 показана покрытая оловом контактная область сетчатого нагревателя;
на фиг. 9 представлена схематическая иллюстрация другого варианта осуществления упорядоченной сетчатой структуры.
На фиг. 1 показана схематическая иллюстрация примера распределения сопротивления вдоль продольной оси 100 нагревателя в сборе между первой точкой контакта в положении 0% и второй точкой контакта в положении 100%. На вертикальной оси указано сопротивление (R) нагревателя в сборе вплоть до общего сопротивления Rt нагревателя в сборе. На горизонтальной оси (L[%])) указано положение на продольной оси от первой точки контакта до второй точки контакта.
В примере согласно фиг. 1 нагреватель в сборе предусматривает первое сопротивление R1, которое представлено на 20 процентах вдоль продольной оси, начиная от первой точки контакта при 0 в направлении второй точки контакта. Сопротивление первой переходной области R1tp представлено между 20 процентами и 40 процентами вдоль продольной оси. Сопротивление центральной области Rc представлено между 40 процентами и 60 процентами вдоль продольной оси и после первой точки контакта. Сопротивление второй переходной области R2tp представлено от точки между 60 процентами и 80 процентами вдоль продольной оси после первой точки контакта. Второе сопротивление представлено от 80 процентов до 100 процентов, то есть на протяжении последних 20 процентов нагревателя в сборе, вдоль продольной оси между первой и второй точками контакта.
Нагреватель в сборе приводят в контакт в первой и второй точках контакта и обеспечивают течение тока через упорядоченную нитчатую структуру нагревателя в сборе.
Первое сопротивление R1 может составлять не более максимум 13 процентов от общего сопротивления Rt и не менее 0,5 процента от общего сопротивления Rt.
Каждое из сопротивлений первой и второй переходной области R1tp, R2tp является не выше, чем сопротивление центральной области с целью предотвращения экстенсивного нагрева переходной поверхности нагревателя в сборе. Как правило, сопротивления первой и второй переходной области R1tp, R2tp характеризуются значением от первого сопротивления R1 до сопротивления центральной области Rc или от сопротивления центральной области Rc до второго сопротивления R2 соответственно. Сопротивление центральной области Rc составляет приблизительно 50 процентов от общего сопротивления Rt нагревателя в сборе. Предпочтительно сопротивление центральной области Rc составляет более 50 процентов от общего сопротивления Rt. Второе сопротивление может составлять не более максимум 13 процентов от общего сопротивления Rt и не менее 0,5 процента от общего сопротивления Rt.
Первое и второе сопротивления R1, R2, сопротивления первой и второй переходной области R1tp, R2tp и сопротивление центральной области Rc дают в сумме общее сопротивление Rt нагревателя в сборе.
На фиг. 2 показана упорядоченная сетчатая структура 1 для резистивно нагреваемого плоского проницаемого для текучей среды нагревателя. Упорядоченная сетчатая структура имеет прямоугольную конфигурацию с длиной 101 (Lf). Сетку из нитей можно приводить в контакт, например с помощью пружинного контакта, в одном месте, как указано с помощью точек 28, 48 контакта. На точки 28, 48 контакта подается напряжение.
В случае когда они расположены в нагревателе в сборе и находятся в контакте в точках 28, 48 контакта, участки упорядоченной нитчатой структуры образуют поверхности нагревателя, при этом каждая занимает 20 процентов от расстояния между первой точкой 28 контакта и второй точкой 48 контакта.
Продольная ось 100 образована между первой и второй точками 28, 48 контакта, при этом продольная ось соответствует центральной продольной оси упорядоченной нитчатой структуры 1. Вдоль продольной оси 100 измеряется сопротивление поверхности нагревателя (см. фиг. 1).
Первая боковая поверхность 11 занимает, начиная от первой точки 28 контакта, 20 процентов от расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси в направлении второй точки 48 контакта.
Первая переходная поверхность 12 занимает положение от 20 процентов до 40 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси.
Центральная поверхность 13 занимает положение от 40 процентов до 60 процентов расстояния между первой и второй точками контакта 28, 48 вдоль продольной оси.
Вторая переходная поверхность 14 занимает положение от 60 процентов до 80 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси.
Вторая боковая поверхность 15 занимает положение от 80 процентов до 100 процентов расстояния между первой и второй точками 28, 48 контакта вдоль продольной оси, отсчитываемого от первой точки 28 контакта в направлении второй точки 48 контакта.
Центральная поверхность 13 характеризуется низкой плотностью сетки по всей своей поверхности.
Первая и вторая боковые поверхности 11, 15 характеризуются высокой плотностью сетки по всей их поверхности.
Первая и вторая переходные поверхности 12, 14 содержат части с высокой плотностью сетки и части с низкой плотностью сетки.
Центральная поверхность 13 предназначена для того, чтобы быть основной областью нагрева упорядоченной сетчатой структуры.
На фиг. 2 все поверхности нагревателя характеризуются прямоугольной конфигурацией, и две боковые поверхности 11, 15 имеют одинаковый размер.
Сетки первой и второй боковых поверхностей 11, 15 характеризуются более высокой плотностью, чем сетка центральной поверхности 13. Предпочтительно значения плотности сеток боковых поверхностей идентичны. Значения плотности сетки боковых поверхностей также могут быть различными, например, для компенсации различного размера сетки из нитей в данных областях или, например, для выравнивания различий в нагреве, вследствие направления течения тока, текущего через упорядоченную сетчатую структуру.
Сетки боковых поверхностей 11, 15 имеют открытый участок, образованный суммой промежутков между нитями сеток, составляющих предпочтительно менее 20 процентов от общей площади каждой из первой и второй боковых поверхностей. Таким образом, в первой и второй боковых поверхностях 11, 15 каждый из открытых участков предпочтительно максимально составляет приблизительно 1 мм2, причем общий размер каждой из первой и второй боковых поверхностей составляет приблизительно 4-5 мм2.
Ток, текущий между точками 28, 48 контакта, вызывает резистивный нагрев сетки из нитей в центральной поверхности 13 и переходных поверхностях 12, 14 в соответствии с их более высоким сопротивлением.
На фиг. 2a показано схематическое изображение распределения сопротивления упорядоченной сетчатой структуры из фиг. 2.
На фиг. 2a распределение сопротивления указано вдоль продольной оси 100 между первой и второй точками 28, 48 контакта.
Как правило, точки 28, 48 контакта не расположены на крайних концах упорядоченной нитчатой структуры. Таким образом, не вся длина 101 упорядоченной нитчатой структуры влияет на сопротивление нагревателя в сборе, содержащего упорядоченную нитчатую структуру.
Упорядоченная сетчатая структура из фиг. 2 не содержит каких-либо переходных частей, например, с градиентом плотности сетки. Таким образом, сопротивление первой переходной области R1tp сначала равно первому сопротивлению R1 в боковой поверхности 11, а затем равно сопротивлению центральной области Rc центральной поверхности 13. Соответственно, сопротивление второй переходной области R2tp сначала равно сопротивлению центральной области Rc центральной поверхности 13, а затем равно второму сопротивлению R2 второй боковой поверхности 15 при рассмотрении в направлении от первой точки 28 контакта ко второй точке 48 контакта вдоль продольной оси 100. Таким образом, область нагрева упорядоченной сетчатой структуры из фиг. 2, предусматривающая низкую плотность сетки и высокое сопротивление, занимает расстояние, составляющее приблизительно 50 процентов упорядоченной нитчатой структуры. Каждая из двух боковых поверхностей 12, 15, предусматривающая низкую плотность сетки и низкие первое и второе сопротивления R1, R2, занимает 20 процентов от расстояния между двумя точками 28, 48 контакта.
На фиг. 3 и фиг. 4 схематически показан пример установки плоского проницаемого для текучей среды нагревателя в сборе с упорядоченной сетчатой структурой. В покомпонентном виде нагревателя на фиг. 3 показаны электрически изолирующее основание 50, нагревательный элемент и упорядоченная нитчатая структура в виде упорядоченной сетчатой структуры 1 и двух металлических листов 6. Металлические листы, например, могут представлять собой листы олова, для изменения электрического контакта соединителей, например контактных штырей, с продольными концами 20 упорядоченной сетчатой структуры 1.
Основание 50 имеет форму круглого диска и содержит расположенное по центру отверстие 51. Основание содержит два высверленных отверстия 52, расположенные в основании по диагонали друг напротив друга. Высверленные отверстия 52 могут служить для размещения и осуществления установки нагревателя в сборе, например в устройстве, генерирующем аэрозоль.
Упорядоченная сетчатая структура 1 содержит центральную поверхность 13 и в варианте осуществления, показанном на фиг. 3 и 4, - продольные концы 20, созданные многослойным формованием c применением PEEK. Упорядоченная сетчатая структура расположена над расположенным по центру отверстием 51 квадратной формы и над основанием 50. Вся центральная поверхность 13 упорядоченной сетчатой структуры, в том числе те части переходных поверхностей, которые предусматривают низкую плотность сетки, оказывается лежащей над отверстием 51. Два продольных конца 20, в частности те части продольных концов, которые созданы многослойным формованием c применением PEEK и покрыты оловом (покрыты металлическими листами 6), оказываются лежащими на основании 50.
Ширина сетки центральной поверхности 13 меньше, чем ширина отверстия 51, таким образом, на обеих латеральных сторонах центральной поверхности 13 образуется открытая часть 511 отверстия 51. Открытые части 511 не покрыты сеткой. Покрытая оловом плотная сетка продольных концов образует более плоский контактный участок 24, чем сама сетка. Контактный участок 24 расположен параллельно верхней поверхности основания 50 нагревателя в сборе. Контактные участки 24 предназначены для приведения в контакт нагревателя в сборе посредством электрического соединителя, например от батареи.
На фиг. 4 показан нагреватель в сборе из фиг. 3 в собранном состоянии. Упорядоченная сетчатая структура 1 может быть прикреплена к основанию 50 механическими средствами или, например, с помощью клея.
На фиг. 5 показано основание 50 нагревателя с упорядоченной сетчатой структурой 1, прикрепленной к нему. Упорядоченная сетчатая структура представляет собой прямоугольную полосу сетки с сеткой высокой плотности в контактных участках 24 нагревателя в сборе и сеткой низкой плотности между ними, образующей область нагрева нагревателя в сборе.
Это можно увидеть более ясно на фиг. 6, на которой представлен увеличенный вид детали из фиг. 5. Сетка низкой плотности из центральной поверхности 13 упорядоченной сетчатой структуры содержит прямоугольные промежутки 30 в микрометровом диапазоне, например 70 микрометров. При диаметре проволоки для нитей, составляющем 16 микрометров, открытый участок центральной поверхности покрывает приблизительно 75 процентов общей площади центральной поверхности.
Сетка высокой плотности боковой поверхности 11 упорядоченной сетчатой структуры имеет меньшие промежутки 21, размер которых составляет приблизительно 0,1 микрометра х 5 микрометров. При диаметре нити 16 микрометров открытый участок боковых поверхностей покрывает приблизительно 3 процента общей площади каждой из боковых поверхностей.
Упорядоченная сетчатая структура была получена целиком посредством различных режимов плетения.
Количество нитей в направлении плетения идентично по всей упорядоченной нитчатой структуре. Направление плетения соответствует направлению основы упорядоченной нитчатой структуры, при этом направление основы соответствует основному направлению тока в упорядоченной сетчатой структуре. Однако плотность плетения нитей в направлении утка (перпендикулярно к направлению основы) увеличивается в боковой поверхности 11. Расстояние между нитями в направлении утка может быть уменьшено до нуля в боковых поверхностях 11, 15.
В зависимости от режима получения, переход в плотности сетки может быть обеспечен между центральной поверхностью 13 и боковой поверхностью 11, например, градиент плотности в плотности сетки. Предпочтительно, чтобы такой градиент плотности плавно изменялся от низкой плотности сетки центральной поверхности до более высокой плотности сетки боковой поверхности и наоборот.
На фиг. 7 сетка с более высокой плотностью в боковой поверхности 22 была сжата для улучшения электрического контакта между отдельными нитями сетки. Расстояние от нити до нити между нитями 35 основы составляет от приблизительно 25 микрометров до 75 микрометров, на фиг. 7 - приблизительно 70 микрометров. Расстояние от нити до нити между нитями 36 утка равно нулю. Открытый участок в боковых поверхностях образуется путем изготовления упорядоченной нитчатой структуры посредством плетения.
Для улучшения электрического контакта продольных концов упорядоченной сетчатой структуры, наиболее отдаленная от центра часть сжатых концов, по меньшей мере частично включая боковую поверхность 22, покрыта оловом 61, как можно увидеть на фиг. 8.
На фиг. 9 показана упорядоченная сетчатая структура 1, содержащая первую боковую поверхность 13, промежуточную центральную поверхность 13 и противоположную вторую боковую поверхность 15. Плотность сетки в двух боковых поверхностях 11, 15 выше, чем плотность сетки в центральной поверхности 13. Упорядоченная сетчатая структура 1 содержит продольную центральную часть 38, расположенную вдоль продольной центральной оси 100 упорядоченной сетчатой структуры 1. Плотность сетки в данной продольной центральной части 38 выше, чем за пределами в латеральных боковых областях 37 упорядоченной сетчатой структуры. Продольная центральная часть 38 характеризуется шириной, составляющей от приблизительно 50% до 60% от общей ширины упорядоченной сетчатой структуры 1.
Более высокая плотность сетки в центральной области 33 центральной поверхности обеспечивает высокую плотность мощности в данной области и концентрирует основную зону нагрева в данную центральную область 33 центральной поверхности 13. Из-за различных значений плотности сетки в разных областях упорядоченной сетчатой структуры самая высокая плотность мощности наблюдается в средней или центральной области 33 центральной поверхности 13. Участки с более низкой плотностью в латеральных областях 37 в центральной поверхности 13 характеризуются сравнительно высоким сопротивлением. Кривая плотности мощности по ширине центральной поверхности 13 показана с помощью линии 85.
Боковые поверхности 11, 15 образуют часть контактных площадок с сеткой высокой плотности со сравнительно низким сопротивлением. Предпочтительно электрические контакты расположены по продольной оси в боковых поверхностях 11, 15, где электрическое сопротивление является самым низким в боковых поверхностях.
Примеры, показанные на фигурах, обычно имеют симметричные боковые поверхности с одинаковым размером и одинаковой плотностью сетки или распределением плотности. Такие варианты осуществления упрощают изготовление и симметричное расположение нагревателя в сборе. Однако асимметричная упорядоченная сетчатая структура и градиенты сетки могут быть легко получены для достижения требуемого режима распределения энергии в сетке из нитей.
Как видно из распределения сопротивления, боковые поверхности упорядоченных нитчатых структур могут, например, быть меньше или больше, содержать большее количество меньших отверстий или меньшее количество отверстий большего размера, быть меньшего размера и характеризоваться более высокой плотностью сетки или быть большего размера и характеризоваться меньшей плотностью сетки с целью достижения такого же или определенного режима обеспечения сопротивления в поверхностях нагревателя в сборе. Такие колебания обеспечивают большую гибкость в применении нагревателя в сборе. Например, это обеспечивает возможность приспосабливать нагреватель в сборе к различным жидкостям, подлежащим аэрозолизации, например, более или менее вязким текучим средам.
Упорядоченная нитчатая структура может быть легко приспособлена к нагревателям различного размера или к устройствам, генерирующим аэрозоль, характеризующимся большей или меньшей мощностью, доступной для осуществления нагрева нагревателя в сборе.
Проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, содержащий электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру и первую точку (28) контакта и вторую точку (48) контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой, при этом продольная ось образована между первой точкой (28) контакта и второй точкой (48) контакта. Сопротивление центральной области Rc представляет собой электрическое сопротивление между двумя точками, расположенными на продольной оси, причем одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки (28) контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки (28) контакта, равном 60 процентам. Первое сопротивление R1 представляет собой электрическое сопротивление между первой точкой (28) контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки (28) контакта, равном 20 процентам, и второе сопротивление R2 представляет собой электрическое сопротивление между второй точкой (48) контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки (28) контакта, равном 80 процентам. Отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению, Rc/R1, составляет от 2 до 400, и отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению, Rc/R2, составляет от 2 до 400. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе для систем, генерирующих аэрозоль, причем проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе содержит электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру и
первую точку контакта и вторую точку контакта для обеспечения электрического контакта с плоской упорядоченной нитчатой структурой, где продольная ось образована между первой точкой контакта и второй точкой контакта,
при этом сопротивление центральной области Rc представляет собой электрическое сопротивление между двумя точками, расположенными на продольной оси, при этом одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта;
при этом первое сопротивление R1 представляет собой электрическое сопротивление между первой точкой контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта;
при этом второе сопротивление R2 представляет собой электрическое сопротивление между второй точкой контакта и точкой, расположенной на продольной оси на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта;
и при этом отношение сопротивления центральной области к первому сопротивлению Rc/R1 составляет от 2 до 400, и при этом отношение сопротивления центральной области ко второму сопротивлению Rc/R2 составляет от 2 до 400.
2. Нагреватель в сборе по п. 1, предусматривающий общее сопротивление Rt, соответствующее электрическому сопротивлению между первой точкой контакта и второй точкой контакта,
где отношение сопротивления центральной области к общему сопротивлению Rc/Rt соответствует по меньшей мере 0,5;
причем отношение первого сопротивления к общему сопротивлению R1/Rt составляет от 0,005 до 0,125, и при этом отношение второго сопротивления к общему сопротивлению R2/Rt составляет от 0,005 до 0,125.
3. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий:
сопротивление первой переходной области R1tp, соответствующее электрическому сопротивлению между двумя точками, расположенными на продольной оси, причем одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 20 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 40 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта; и
сопротивление второй переходной области R2tp, соответствующее электрическому сопротивлению между двумя точками, расположенными на продольной оси, причем одна из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 60 процентам, а другая из двух точек расположена на расстоянии от первой точки контакта, равном 80 процентам от расстояния между первой и второй точками контакта;
при этом отношение сопротивления первой переходной области к первому сопротивлению R1tp/R1 составляет от 1,1 до 400,
при этом отношение сопротивления второй переходной области ко второму сопротивлению R2tp/R2 составляет от 1,1 до 400,
и при этом отношение сопротивления центральной области к сопротивлению первой переходной области Rc/R1tp составляет от 1,1 до 400,
и при этом отношение сопротивления центральной области к сопротивлению второй переходной области Rc/R2tp составляет от 1,1 до 400.
4. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, где общее сопротивление Rt, соответствующее электрическому сопротивлению между первой точкой контакта и второй точкой контакта, составляет от 0,5 Ом до 4 Ом, при этом сопротивление центральной области Rc составляет более 0,5 Ом, при этом каждое из первого сопротивления R1 и второго сопротивления R2 составляет менее 100 мОм.
5. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, содержащий центральную продольную область, проходящую от первой точки контакта до второй точки контакта, где электрическое сопротивление в центральной продольной области ниже, чем электрическое сопротивление за пределами центральной продольной области.
6. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, где электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура представляет собой перфорированный лист, причем центральная поверхность перфорированного листа содержит множество нитей нагревателя, и при этом первая и вторая боковые поверхности перфорированного листа содержат множество отверстий, при этом первая и вторая боковые поверхности расположены на противоположных сторонах центральной поверхности, при этом первая боковая поверхность содержит первую точку контакта, и вторая боковая поверхность содержит вторую точку контакта.
7. Нагреватель в сборе по любому из пп. 1-5, где электрически проводящая плоская упорядоченная нитчатая структура представляет собой упорядоченную сетчатую структуру, содержащую центральную поверхность и первую и вторую боковые поверхности, причем каждая из сетки центральной поверхности и сеток первой и второй боковых поверхностей характеризуется плотностью сетки, при этом плотность сетки в центральной поверхности ниже, чем плотность сетки в каждой из первой и второй боковых поверхностей, при этом первая и вторая боковые поверхности расположены на противоположных сторонах центральной поверхности, при этом первая боковая поверхность содержит первую точку контакта, и вторая боковая поверхность содержит вторую точку контакта.
8. Нагреватель в сборе по п. 7, где градиент плотности сетки предусмотрен между первой боковой поверхностью и центральной поверхностью и между центральной поверхностью и второй боковой поверхностью.
9. Нагреватель в сборе по любому из пп. 7-8, где сетки первой и второй боковых поверхностей предусматривают расстояние между нитями утка, составляющее более нуля, и не предусматривают расстояния между нитями основы.
10. Нагреватель в сборе по любому из пп. 7-9, где в направлении плетения упорядоченной нитчатой структуры одинаковое число нитей расположено рядом друг с другом в центральной поверхности и в первой и второй боковых поверхностях.
11. Нагреватель в сборе по любому из пп. 7-10, где в направлении плетения упорядоченной нитчатой структуры в центральной продольной области расположено большее количество нитей, чем за пределами центральной продольной области.
12. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий:
основание, содержащее отверстие, проходящее через основание, электрически проводящую плоскую упорядоченную нитчатую структуру, проходящую над отверстием в основании; и
крепежную деталь, прикрепляющую плоскую упорядоченную нитчатую структуру к основанию.
13. Нагреватель в сборе по п. 12, где крепежная деталь является электрически проводящей и служит в качестве электрического контакта для обеспечения тока нагрева через упорядоченную нитчатую структуру.
14. Нагреватель в сборе по любому из пп. 12-13, где крепежная деталь представляет собой механическую крепежную деталь, такую как зажимы, винты или крепежную деталь для крепления формы.
15. Электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая:
устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль;
проницаемый для текучей среды нагреватель в сборе по любому из пп. 1-14 для нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль,
при этом картридж содержит корпус с отверстием, причем нагреватель в сборе проходит через отверстие в корпусе картриджа,
и при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит основную часть, образующую полость для приема картриджа, источник электропитания и электрические контакты для соединения источника электропитания с нагревателем в сборе.
| CN 102425023 B, 28.05.2014 | |||
| US 2013213419 A1, 22.08.2013 | |||
| WO 2015117701 A1, 13.08.2015 | |||
| US 2015090280 A1, 02.04.2015. |
