ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ЛИСТОВОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ ЖИДКОСТИ, ДЛЯ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМЫ Российский патент 2020 года по МПК A24F47/00 

Настоящее изобретение относится к испарительному узлу для генерирующей аэрозоль системы и к системе доставки для испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемым рукой генерирующим аэрозоль системам, таким как электрические генерирующие аэрозоль системы.

Известные генерирующие аэрозоль системы содержат часть для хранения жидкости, предназначенную для хранения жидкого образующего аэрозоль субстрата, и электрический испаритель, имеющий нагревательный элемент для испарения образующего аэрозоль субстрата. Аэрозоль, вдыхаемый (например, в результате «затяжки») пользователем, генерируется в результате конденсации испаренного образующего аэрозоль субстрата в воздушном потоке, проходящем через нагревательный элемент. Жидкий образующий аэрозоль субстрат подается к нагревательному элементу посредством фитиля, имеющего множество волокон, соединенных с частью для хранения жидкости. При использовании такой технологии может быть затруднено точное регулирование количества образующего аэрозоль субстрата, которое подается к нагревательному элементу и должно быть включено в генерируемый аэрозоль. Следовательно, затруднено также регулирование количества образующего аэрозоль субстрата, вдыхаемого пользователем за один цикл вдыхания.

Было бы желательно создать такие испарительный узел для генерирующей аэрозоль системы и систему доставки, которые обеспечивали бы регулирование количества испаренного образующего аэрозоль субстрата, содержащегося в генерируемом аэрозоле. Кроме того, было бы желательно обеспечить воспроизводимость генерирования аэрозоля с использованием заданного количества образующего аэрозоль субстрата за один цикл вдыхания.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен испарительный узел, пригодный для генерирующей аэрозоль системы. Испарительный узел содержит листовой нагревательный элемент и устройство доставки, предназначенное для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к листовому нагревательному элементу, причем листовой нагревательный элемент расположен на расстоянии от устройства доставки и выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата. Листовой нагревательный элемент является проницаемым для текучей среды и содержит множество электропроводных нитей.

Упоминаемый в данном документе листовой нагревательный элемент содержит тонкий, предпочтительно по существу плоский, электропроводный материал, такой как сетка из волокон, проводящая пленка или матрица нагревательных полос, подходящий для приема и нагрева образующего аэрозоль субстрата для использования в генерирующей аэрозоль системе.

В контексте данного документа термин «тонкий» означает толщину от приблизительно 8 микрометров до 2 миллиметров, предпочтительно от 8 микрометров до 500 микрометров, и наиболее предпочтительно от 8 микрометров до 100 микрометров. В случае если сетка изготовлена из нитей, предпочтительно, чтобы каждая из них имела диаметр менее чем 40 микрометров.

В контексте данного документа термин «по существу плоский» преимущественно означает «имеющий планарный профиль» таким образом, чтобы обеспечивалась возможность его размещения в испарительном узле на расстоянии от устройства доставки и возможность приема струи или аэрозоля из указанного устройства по существу равномерно в пределах нагревательного элемента. Тем не менее, в некоторых вариантах применения может быть желательным придание кривизны листовому нагревательному элементу с целью оптимизации доставки субстрата в зависимости от характеристик распределения доставки в устройстве доставки. Соответственно, если листовой нагревательный элемент охарактеризован как «по существу плоский», то это относится к форме указанного элемента при его изготовлении, но необязательно при его размещении в испарительном узле. В предпочтительном варианте осуществления листовой нагревательный элемент размещен также в по существу плоском состоянии в испарительном узле, на расстоянии от устройства доставки напротив него.

В контексте данного документа термин «электропроводный» означает «образованный из материала с удельным сопротивлением 1×10^-4 Ом·м или менее».

Листовой нагревательный элемент предпочтительно содержит множество отверстий. Например, листовой нагревательный элемент может содержать сетку из волокон, с пустотами между ними. Листовой нагревательный элемент может содержать тонкую пленку или пластину, при необходимости имеющую перфорацию в виде мелких отверстий. Листовой нагревательный элемент может содержать матрицу узких нагревательных полос, соединенных последовательно.

Листовой нагревательный элемент предпочтительно имеет площадь поверхности не более чем приблизительно 100 квадратных миллиметров, благодаря чему обеспечивается возможность включения листового нагревательного элемента в удерживаемую рукой систему. Листовой нагревательный элемент может иметь площадь поверхности не более чем приблизительно 50 квадратных миллиметров.

В предпочтительном варианте осуществления электропроводные нити расположены в виде сетки с образованием листового нагревательного элемента, причем плотность сетки составляет от 160 до 600 меш США ((+/- 10%) (т.е. от 400 до 1500 нитей на сантиметр (+/- 10%)). Ширина указанных пустот предпочтительно составляет от 200 микрометров до 10 микрометров, наиболее предпочтительно от 75 микрометров до 25 микрометров. Процентная доля открытой площади сетки, которая представляет собой отношение площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56 процентов. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электропроводные нити образуют матрицу нитей, расположенных параллельно друг другу.

В варианте осуществления листовой нагревательный элемент может быть образован электропроводной пленкой или пластиной, изготовленной из металла, проводящей пластмассы или другого подходящего проводящего материала. В предпочтительном варианте осуществления указанная пластина или пленка имеет перфорированные отверстия с размером, сравнимым с размером пустот, описанных выше применительно к варианту осуществления сетки.

В варианте осуществления узкие нагревательные полосы могут быть объединены в матрицу с образованием листового нагревательного элемента. Чем меньше ширина нагревательных полос в матрице, тем больше нагревательных полос могут быть последовательно соединены в листовом нагревательном элементе согласно настоящему изобретению. Преимущество использования нагревательных элементов меньшей ширины, которые соединены последовательно, состоит в повышении электрического сопротивления нагревательных элементов при их объединении в листовой нагревательный элемент.

Устройство доставки содержит впускное отверстие и выпускное отверстие. Устройство доставки выполнено с возможностью приема жидкого образующего аэрозоль субстрата через впускное отверстие устройства и с возможностью вывода жидкого образующего аэрозоль субстрата через выпускное отверстие устройства в количестве, подлежащем доставке к листовому нагревательному элементу.

Листовой нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Листовой нагревательный элемент расположен на расстоянии от устройства доставки. В контексте данного документа термин «расположен на расстоянии от» означает, что испарительный узел выполнен с возможностью доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из устройства доставки к листовому нагревательному элементу через воздушный зазор. «Расположен на расстоянии от» означает также, что устройство доставки и листовой нагревательный элемент не соединены посредством трубчатого сегмента для направления потока жидкого образующего аэрозоль субстрата из устройства доставки к нагревательному элементу. «Расположен на расстоянии от» может также означать, что устройство доставки и листовой нагревательный элемент выполнены в виде отдельных элементов, отделенных друг от друга воздушным зазором. Термин «расположен на расстоянии от» включает в себя неразъемную комбинацию из устройства доставки и листового нагревательного элемента внутри комбинированного компонента при условии, что жидкий образующий аэрозоль субстрат должен проходить через воздушный зазор внутри этого комбинированного компонента непосредственно перед нагревом посредством листового нагревательного элемента.

Благодаря применению листового нагревательного элемента, расположенного на расстоянии от устройства доставки, обеспечивается возможность лучшего регулирования количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, доставляемого к нагревательному элементу, по сравнению с испарителем, имеющим трубчатый сегмент для направления потока жидкого образующего аэрозоль субстрата из устройства доставки к нагревательному элементу. Обеспечивается возможность исключения нежелательных капиллярных эффектов, обусловленных наличием такого трубчатого сегмента, что в противном случае могло бы привести, например, к нежелательному перемещению жидкости между нагревательным элементом и устройством доставки. При прохождении через указанный воздушный зазор обеспечивается возможность превращения доставленного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата в струю капель перед достижением поверхности листового нагревательного элемента. Таким образом, обеспечивается возможность улучшения однородности распределения доставленного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата по листовому нагревательному элементу, что приводит к улучшению регулируемости и воспроизводимости генерирования аэрозоля при заданном количестве испаренного образующего аэрозоль субстрата за один цикл вдыхания.

Рабочая температура листового нагревательного элемента может варьироваться в диапазоне от 120 до 210 градусов по Цельсию, предпочтительно от 150 до 180 градусов по Цельсию.

Листовой нагревательный элемент содержит множество электропроводных нитей. Предпочтительно, листовой нагревательный элемент представляет собой сетчатый нагревательный элемент, содержащий множество электропроводных нитей. Указанное множество электропроводных нитей образует сетку указанного сетчатого нагревательного элемента. Сетка нагревается в результате подачи электрической мощности на указанное множество электропроводных нитей. Листовой нагревательный элемент может содержать множество нитей, которые могут быть изготовлены из волокон одного типа, таких как резистивные волокна, а также из волокон многих типов, в том числе капиллярных волокон и проводящих волокон.

Электропроводные нити могут содержать любой подходящий электропроводный материал. Подходящие материалы включают в себя, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (например, такая как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают в себя легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают в себя титан, цирконий, тантал и металлы платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают в себя нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляторами. Предпочтительными материалами для электропроводных нитей являются нержавеющие стали марок 304, 316, 304L и 316L и графит.

Электрическое сопротивление указанного множества электропроводных нитей сетчатого нагревательного элемента предпочтительно составляет от 0,3 Ом до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление указанного множества электропроводных нитей составляет от 0,5 до 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом. Электрическое сопротивление указанного множества электропроводных нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок, и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка величины превышает электрическое сопротивление электрических контактных участков сетчатого нагревательного элемента. Это обеспечивает локализацию тепла, генерируемого в результате прохождения тока через сетчатый нагревательный элемент, на указанном множестве электропроводных нитей.

Электропроводные нити имеют возможность образования пустот между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от 10 микрометров до 100 микрометров. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в указанных пустотах таким образом, что при использовании жидкость, подлежащая испарению, втягивается в эти пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревательным узлом и жидкостью.

Сетка из электропроводящих нитей может также характеризоваться своей способностью к удержанию жидкости, как хорошо известно из уровня техники.

Предпочтительно, сетчатый нагревательный элемент содержит по меньшей мере одну нить, изготовленную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, изготовленную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть полезно из электрических или механических соображений. Например, одна или более нитей могут быть образованы из материала, сопротивление которого значительно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Это обеспечивает возможность использования величины сопротивления нитей для определения температуры или изменений температуры. Это может быть использовано в системе обнаружения затяжек и для регулирования температуры нагревательного элемента с целью ее поддержания в пределах требуемого температурного диапазона.

Листовой нагревательный элемент является проницаемым для текучей среды. В контексте данного документа термин «проницаемый для текучей среды» в отношении листового нагревательного элемента означает, что образующий аэрозоль субстрат в газообразной фазе и, возможно, в жидкой фазе способен легко проникать через листовой нагревательный элемент. Основные преимущества нагревателя, проницаемого для текучей среды, могут представлять собой увеличенную площадь поверхности и улучшенное испарение. В дополнение, благодаря наличию нагревателя, проницаемого для текучей среды, обеспечивается также возможность улучшенного смешения испаренного жидкого образующего аэрозоль субстрата с воздушным потоком.

Предпочтительно, листовой нагревательный элемент является по существу плоским. В контексте данного документа термин «по существу плоский» означает «образованный в одной плоскости и не обернутый вокруг и не приведенный иным образом в соответствие с криволинейной или иной неплоской формой. Плоский нагревательный элемент дает возможность легкого манипулирования им в процессе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.

В тех вариантах осуществления, в которых листовой нагревательный элемент представляет собой сетчатый нагревательный элемент, этот сетчатый нагревательный элемент может содержать множество сетчатых слоев, расположенных друг на друге в заданном направлении воздушного потока через указанный сетчатый нагревательный элемент. Каждый сетчатый слой дает возможность легкого манипулирования им в процессе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию. Кроме того, расположенные друг на друге сетчатые слои улучшают испарение жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Предпочтительно, листовой нагревательный элемент имеет квадратную геометрическую форму. Листовой нагревательный элемент может иметь нагревательную область квадратной геометрической формы, с размером каждой стороны в диапазоне от 3 миллиметров до 7 миллиметров, предпочтительно от 4 миллиметров до 5 миллиметров.

Листовой нагревательный элемент может содержать множество узких нагревательных полос, расположенных на расстоянии друг от друга на виде в плане. Нагревательные полосы предпочтительно имеют прямоугольную форму и расположены в пространстве по существу параллельно друг другу. Нагревательные полосы может быть электрически соединены последовательно. Благодаря размещению нагревательных полос на надлежащем расстоянии друг от друга, обеспечивается возможность более равномерного нагрева по сравнению, например, со случаем использования листового нагревательного элемента, имеющего такую же площадь.

Предпочтительно, устройство доставки выполнено с возможностью доставки заданного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата к листовому нагревательному элементу при осуществлении одного цикла активации. Указанное заданное количество жидкого образующего аэрозоль субстрата доставляется через указанный воздушный зазор из устройства доставки к листовому нагревательному элементу. Благодаря непосредственному осаждению жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовом нагревательном элементе, обеспечивается возможность того, чтобы жидкий образующий аэрозоль субстрат оставался по существу в своем жидком состоянии до тех пор, пока он не достигнет листового нагревательного элемента, хотя мелкие капли вблизи указанного элемента могут переходить в аэрозольное состояние до контакта с ним. Указанное заданное количество жидкого образующего аэрозоль субстрата может представлять собой дозу, эквивалентную образованию требуемого объема аэрозоля в листовом нагревательном элементе.

Предпочтительно, устройство доставки выполнено с возможностью распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовой нагревательный элемент в виде распыляемой струи с размерами и формой, соответствующими геометрическим параметрам листового нагревательного элемента. Устройство доставки может быть выполнено с возможностью распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовой нагревательный элемент для покрытия по меньшей мере 90 процентов, предпочтительно по меньшей мере 95 процентов расположенной раньше по ходу потока поверхности листового нагревательного элемента, обращенной к устройству доставки.

Устройство доставки может содержать распылительное сопло стандартного типа, и в этом случае поток воздуха подается через указанное сопло под действием затяжки, осуществляемой пользователем, с образованием потока сжатого воздуха, который будет смешиваться с жидкостью и действовать совместно с нею, образуя распыляемый аэрозоль в выпускном отверстии указанного сопла. На рынке доступен ряд систем, которые содержат сопла, работающие с малыми объемами жидкости, и имеют размеры, удовлетворяющие требованиям установки в небольших портативных устройствах. Еще один класс сопел, который может использоваться в качестве сопел для безвоздушного распыления, иногда именуется микро распылительными соплами. Такие сопла создают распыляемые микро-конусы с очень малыми размерами. С помощью сопел этого класса осуществляется управление воздушным потоком внутри устройства, более конкретно - внутри мундштучной части, таким образом, чтобы он окружал сопло и нагревательный элемент, омывая поверхность нагревательного элемента в направлении выпускного отверстия мундштучной части, предпочтительно с включением картины турбулентности воздушного потока в аэрозоле, выходящем из мундштучной части.

В соплах любого класса величина воздушного зазора между устройством доставки и листовым нагревательным элементом, обращенным к соплу, предпочтительно находится в пределах диапазона от 2 до 10 миллиметров, более предпочтительно от 3 до 7 миллиметров. Могут использоваться любые доступные типы сопел. Примером подходящего распылительного сопла является безвоздушное сопло 062 Minstac от производителя «The Lee Company».

Предпочтительно, устройство доставки содержит микронасос для насосной подачи жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости. Благодаря использованию микронасоса вместо капиллярного фитиля или любой другой пассивной среды для втягивания жидкости, обеспечивается возможность транспортировки к листовому нагревательному элементу лишь фактически требующегося количества жидкого образующего аэрозоль субстрата. Обеспечивается возможность транспортировки жидкого образующего аэрозоль субстрата лишь по запросу, например в ответ на затяжку, осуществляемую пользователем.

Микронасос способен обеспечивать возможность доставки по запросу жидкого образующего аэрозоль субстрата с расходом, например, приблизительно от 0,7 до 4,0 микролитров в секунду в течение временных интервалов переменной или постоянной длительности. Поданный насосом объем за один цикл активации может составлять приблизительно 0,5 микролитра при работе микронасоса в диапазоне частоты насосной подачи от 8 до 15 Герц. Предпочтительно, подаваемый насосом объем в каждом цикле активации, в качестве дозы жидкого образующего аэрозоль субстрата за одну затяжку, может составлять от 0,4 до 0,5 микролитра.

Микронасос может быть выполнен с возможностью насосной подачи жидких образующих аэрозоль субстратов, которые характеризуются сравнительно высокой вязкостью по сравнению с водой. Вязкость жидкого образующего аэрозоль субстрата может находиться в диапазоне от приблизительно 15 до приблизительно 500 миллипаскаль-секунд, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 18 до приблизительно 81 миллипаскаль-секунды.

В некоторых вариантах осуществления устройство доставки может содержать управляемый вручную насос для насосной подачи жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости. Благодаря использованию управляемого вручную насоса, снижается количество электрических и электронных компонентов и, как следствие, обеспечивается возможность упрощения конструкции испарительного узла.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен испарительный узел, пригодный для генерирующей аэрозоль системы. Испарительный узел содержит листовой нагревательный элемент и устройство доставки, предназначенное для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к листовому нагревательному элементу, причем листовой нагревательный элемент расположен на расстоянии от устройства доставки и выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая вышеописанный испарительный узел согласно первому аспекту настоящего изобретения, и дополнительно содержащая модуль обнаружения действий пользователя, предназначенный для обнаружения действий пользователя, направленных на инициирование генерирования аэрозоля. Модуль обнаружения действий пользователя может быть выполнен на основе системы обнаружения затяжки, например датчика затяжки. В качестве альтернативы или при необходимости, модуль обнаружения действий пользователя может быть выполнен на основе кнопки включения/выключения, например электрического переключателя. Кнопка включения/выключения может быть выполнена с возможностью инициирования активации микронасоса и/или нагревательного элемента при ее нажатии пользователем. Длительностью нажатия кнопки включения/выключения может определяться длительность активации микронасоса и/или нагревательного элемента, например возможно непрерывное нажатие пользователем кнопки включения/выключения в ходе осуществления затяжки.

Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система дополнительно содержит модуль управления, который выполнен с возможностью активации устройства доставки с заданным временем задержки после активации нагревательного элемента в ответ на обнаруженное действие пользователя. При активации пользователем, например, с помощью кнопки включения/выключения или датчика затяжки, модуль управления имеет возможность сначала активации листового нагревательного элемента и затем, по истечении времени задержки, составляющего приблизительно от 0,3 до 1 секунды, предпочтительно от 0,5 до 0,8 секунды, он имеет возможность активации устройства доставки. Продолжительность активации может быть постоянной или она может соответствовать действию пользователя, например нажатию кнопки включения/выключения, которое обнаруживается с помощью модуля обнаружения действий пользователя. В качестве альтернативы, модуль управления может быть выполнен с возможностью одновременной активации листового нагревательного элемента и устройства доставки.

Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система может содержать часть в виде устройства и сменную часть для хранения жидкости. Часть в виде устройства может содержать источник питания и модуль управления. Источник питания может представлять собой источник питания любого типа, обычно батарею. Источник питания для устройства доставки может отличаться от источника питания листового нагревательного элемента, или он может представлять собой тот же самый источник питания.

Генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать электрическую схему, соединенную с нагревательным узлом и источником питания, который представляет собой электрический источник питания. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления электрического нагревателя и, предпочтительно, с возможностью управления подачей питания на листовой электрический нагреватель в зависимости от электрического сопротивления электрического нагревателя.

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 мощности на испарительный узел. Подача мощности на испарительный узел может осуществляться непрерывно после активации системы, или она может осуществляться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на испарительный узел в виде импульсов электрического тока.

Источник питания может представлять собой устройство накопления заряда, такое как конденсатор, супер-конденсатор или гипер-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 еще одном примере источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы обеспечивать возможность осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций испарительного узла.

Для того, чтобы обеспечивать возможность поступления окружающего воздуха в генерирующую аэрозоль систему, стенка корпуса генерирующей аэрозоль системы, предпочтительно стенка, противоположная испарительному узлу, предпочтительно нижняя стенка, оснащена по меньшей мере одним полуоткрытым впускным отверстием. Полуоткрытое впускное отверстие предпочтительно обеспечивает возможность поступления воздуха в генерирующую аэрозоль систему, однако воздух и жидкость не будут 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 субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую систему. Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система является портативной. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сравнимый с размером обычной сигары или сигареты. Система может иметь общую длину от приблизительно 45 миллиметров до приблизительно 160 миллиметров. Система может иметь внешний диаметр от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложен способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых: нагревают листовой нагревательный элемент; и с помощью устройства доставки, расположенного на расстоянии от листового нагревательного элемента, доставляют жидкий образующий аэрозоль субстрат к листовому нагревательному элементу, причем жидкий образующий аэрозоль субстрат нагревают 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. 1 показан схематичный вид испарительного узла согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 показана схематичная иллюстрация распыляемой струи, генерируемой испарительным узлом согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 3 показан схематичный вид генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

По всем фигурам одинаковые ссылочные обозначения присвоены одинаковым или сходным компонентам и признакам.

На фиг. 1 показан схематичный вид испарительного узла согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Испарительный узел 1 содержит листовой нагревательный элемент 2 и устройство 3 доставки, помещенное внутрь корпуса 10. Устройство 3 доставки выполнено путем соединения микронасоса 6 и распылительного сопла 5 посредством трубчатого сегмента 12. Микронасос 6 выполнен с возможностью приема, через трубчатый сегмент 11, жидкого образующего аэрозоль субстрата из сменной части 8 для хранения жидкости. Устройство 3 доставки размещено на расстоянии от сетчатого нагревательного элемента 2. Более конкретно, устройство 3 доставки и сетчатый нагревательный элемент 2 разделены воздушным зазором, имеющим длину D и образованным между выпускным отверстием 5А распылительного сопла 5 и расположенной раньше по ходу потока поверхностью 2А листового нагревательного элемента 2, обращенной к распылительному соплу 5. Распылительное сопло 5 выполнено с возможностью приема дозы жидкого образующего аэрозоль субстрата, подаваемой от микронасоса 6 через трубчатый сегмент 12, и распыления этой дозы жидкого образующего аэрозоль субстрата в виде распыляемой струи 4S на расположенную раньше по ходу потока поверхность 2А листового нагревательного элемента 2. Распылительное сопло 5 выполнено с возможностью генерирования распыляемой струи 4S таким образом, чтобы указанная доза была полностью принята листовым нагревательным элементом 2 и покрыла всю расположенную раньше по ходу потока поверхность 2А листового нагревательного элемента 2. Корпус 10 содержит впускное отверстие 4 для воздуха, обеспечивающее возможность прохождения воздуха 15 извне корпуса 10 внутрь испарительного узла 1 в направлении расположенной раньше по ходу потока поверхности 2А листового нагревательного элемента 2. Листовой нагревательный элемент 2 выполнен таким образом, чтобы обеспечивать возможность прохождения через него воздуха 15, введенного через впускное отверстие 4 для воздуха, в направлении расположенной дальше по ходу потока поверхности 2В листового нагревательного элемента 2, обращенной в противоположную сторону от распылительного сопла 5. При прохождении через листовой нагревательный элемент 2, воздух 15 смешивается с образующим аэрозоль субстратом, испаряемым посредством нагревательного элемента 2, с образованием аэрозоля 16.

На фиг. 2 показана распыляемая струя, генерируемая испарительным узлом согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Распыляемая струя 4S, выходящая из выпускного отверстия 5А распылительного сопла 5 испарительного узла, показанного на фиг. 1, имеет размеры и форму, соответствующие геометрическим параметрам расположенной раньше по ходу потока поверхности 2А листового нагревательного элемента 2. Расположенная раньше по ходу потока поверхность 2А имеет квадратную форму. Распыляемая струя 4S принимает такую же квадратную форму. Размер распыляемой струи 4S, достигающей расположенной раньше по ходу потока поверхности 2А, является таким же, что и размер расположенной раньше по ходу потока поверхности 2А.

На фиг. 3 показан схематичный вид генерирующей аэрозоль системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующая аэрозоль система 20 содержит испарительный узел 1, показанный на фиг. 1 и выполненный с возможностью генерирования распыляемой струи, как дополнительно показано на фиг. 2. Кроме того, генерирующая аэрозоль система 20 содержит часть для хранения жидкости, выполненную в виде сменной емкости 8; электронный модуль 9 управления; батарейный модуль 13; проводные компоненты 14 для электрического соединения батарейного модуля 13, электронного модуля 9 управления и электрических компонентов испарительного узла 1, т.е. листового нагревательного элемента 2 и микронасоса 6. С корпусом 10 соединена сменная мундштучная часть 17, имеющая выпускное отверстие 18 для воздушного потока, выполненное с целью вдыхания пользователем (не показан) генерируемого аэрозоля 16.

Испарительный узел для генерирующей аэрозоль системы содержит нагревательный элемент и устройство доставки, предназначенное для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к нагревательному элементу. Причем нагревательный элемент расположен на расстоянии от устройства доставки и выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата. Нагревательный элемент представляет собой листовой нагревательный элемент, который является проницаемым для текучей среды и содержит множество электропроводных нитей, а устройство доставки выполнено с возможностью распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовой нагревательный элемент в виде распыляемой струи с размерами и формой, соответствующими геометрическим параметрам листового нагревательного элемента. Группа изобретений также относится к генерирующей аэрозоль системе, содержащая указанный испарительный узел, а также к способу генерирования аэрозоля. Группа изобретений обеспечивает создание испарительного узла, который обеспечивает регулирование количества испаренного образующего аэрозоль субстрата, содержащегося в генерируемом аэрозоле. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Испарительный узел для генерирующей аэрозоль системы, содержащий

нагревательный элемент и

устройство доставки, предназначенное для доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к нагревательному элементу,

причем нагревательный элемент расположен на расстоянии от устройства доставки и выполнен с возможностью нагрева доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата,

нагревательный элемент представляет собой листовой нагревательный элемент, который является проницаемым для текучей среды и содержит множество электропроводных нитей, а устройство доставки выполнено с возможностью распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовой нагревательный элемент в виде распыляемой струи с размерами и формой, соответствующими геометрическим параметрам листового нагревательного элемента.

2. Испарительный узел по п. 1, в котором листовой нагревательный элемент представляет собой сетчатый нагреватель.

3. Испарительный узел по п. 1 или 2, в котором листовой нагревательный элемент содержит перфорированную пластину.

4. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором листовой нагревательный элемент содержит множество сетчатых слоев, расположенных друг на друге в заданном направлении воздушного потока через листовой нагревательный элемент.

5. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором листовой нагревательный элемент имеет квадратную геометрическую форму.

6. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором листовой нагревательный элемент содержит множество элементов, расположенных на расстоянии друг от друга на виде в плане.

7. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором устройство доставки выполнено с возможностью доставки заданного количества жидкого образующего аэрозоль субстрата к листовому нагревательному элементу при осуществлении одного цикла активации.

8. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором устройство доставки содержит безвоздушное распылительное сопло.

9. Испарительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором устройство доставки содержит микронасос для насосной подачи жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости.

10. Генерирующая аэрозоль система, содержащая испарительный узел по любому из предыдущих пунктов; и модуль обнаружения действий пользователя, предназначенный для обнаружения действий пользователя, направленных на инициирование генерирования аэрозоля.

11. Генерирующая аэрозоль система по п. 10, дополнительно содержащая модуль управления, который выполнен с возможностью активации устройства доставки с заданным временем задержки после активации нагревательного элемента в ответ на обнаруженное действие пользователя.

12. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп. 10 или 11, содержащая

часть в виде устройства, содержащую источник питания и модуль управления;

сменную часть для хранения жидкости.

13. Способ генерирования аэрозоля, включающий в себя этапы, на которых:

нагревают листовой нагревательный элемент; и

с помощью устройства доставки, расположенного на расстоянии от листового нагревательного элемента, доставляют жидкий образующий аэрозоль субстрат к листовому нагревательному элементу,

причем доставленный жидкий образующий аэрозоль субстрат нагревают с помощью листового нагревательного элемента до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере части доставленного жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем этап доставки жидкого образующего аэрозоль субстрата осуществляют путем распыления жидкого образующего аэрозоль субстрата на листовой нагревательный элемент в виде распыляемой струи с размерами и формой, соответствующими геометрическим параметрам листового нагревательного элемента.