НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПОКРЫТИЕМ ДЛЯ УСТРОЙСТВА, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ Российский патент 2022 года по МПК A24F47/00 A24F7/04 

Настоящее изобретение относится к нагревательному элементу с покрытием для устройства, генерирующего аэрозоль, устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему нагревательный элемент с покрытием, и способу изготовления такого устройства, генерирующего аэрозоль. Известны генерирующие аэрозоль устройства, в которых генерирующие аэрозоль субстраты, например табак, нагреваются без горения. Эти устройства нагревают субстраты, генерирующие аэрозоль, до достаточно высокой температуры для создания аэрозоля для вдыхания пользователем.

Эти устройства, генерирующие аэрозоль, обычно содержат нагревательную камеру, при этом нагревательный элемент расположен внутри нагревательной камеры или окружает ее. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, может быть вставлено в нагревательную камеру и нагрето нагревательным элементом. Нагревательный элемент может быть выполнен в виде нагревательной пластины, которая проникает в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, когда изделие вставляют в нагревательную камеру. Желательно чтобы нагревательные элементы были выполнены с возможностью равномерного нагревания и как можно более быстрого достижения рабочей температуры.

При проникновении в изделие, образующее аэрозоль, и извлечении из него, на поверхности нагревательных элементов действуют силы трения, обусловленные контактом с изделием, образующим аэрозоль. Таким образом, желательно улучшить упругость поверхности нагревательных элементов.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является обеспечение нагревательного элемента, который обеспечивает возможность равномерного нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в обеспечении нагревательного элемента с увеличенным сроком службы.

Для решения этой и других задач согласно настоящему изобретению предложен нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент содержит генерирующую тепло часть и углеродсодержащий слой. Углеродсодержащий слой находится в тепловом контакте с генерирующей тепло частью.

За счет обеспечения углеродсодержащего слоя на нагревательном элементе тепловая энергия, создаваемая генерирующей тепло частью, может быть равномерно распределена по поверхности нагревательного элемента. Более равномерное распределение тепла также имеет эффект, заключающийся в том, что нагрев может быть более энергоэффективным, поскольку генерирующая тепло часть может работать при температуре, которая немного ниже.

Обеспечение углеродсодержащего слоя может давать преимущество, состоящее в возможности улучшения одного или более механических свойств нагревательного элемента по сравнению с нагревательным элементом без углеродсодержащего слоя. Указанные одно или более механических свойств могут включать, без ограничения перечисленными, прочность, сопротивляемость, твердость, устойчивость и износостойкость нагревательного элемента. Например, может быть увеличена общая прочность нагревательного элемента.

Углеродсодержащий слой нагревательного элемента может содержать слой графена. В данном документе термин «графен» относится к двумерной аллотропной кристаллической модификации углерода, в которой атомы углерода плотно упакованы в виде правильной шестиугольной решетки. Графен может иметь толщину, составляющую лишь один атом углерода, и в этом случае может называться «однослойным графеном». Графен может иметь толщину, составляющую лишь несколько атомов углерода, и в этом случае может называться «многослойным графеном». Например, если графен представляет собой многослойный графен, он может иметь толщину не более чем 50 атомов углерода, не более чем 20 атомов углерода или не более чем 10 атомов углерода. В данном документе термин «графен» включает графен, полученный диспергированием природного графита, графен с дефектами, примесями или включениями, восстановленный оксид графена и их комбинации. Известно, что графен имеет выраженные 2-мерные свойства. В частности, графен имеет очень высокую теплопроводность и электропроводность вдоль плоскости, образованной слоем графена. Соответственно, за счет обеспечения слоя графена тепловая энергия распределяется быстро и равномерно по тем частям нагревательного элемента, которые снабжены графеновым слоем. Графеновый слой может быть размещен на поверхности нагревательного элемента. За счет этого достигается не только равномерное распределение тепла нагревательного элемента, но и механические свойства, такие как устойчивость поверхности нагревательного элемента.

Углеродсодержащий слой может быть обеспечен в форме покрытия, предпочтительно, в форме графенового покрытия. Покрытие может быть образовано посредством химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD), вакуумного испарения, распыления, обычного химического осаждения из паровой фазы (CVD), плазменного CVD или пламенного пиролиза. В качестве альтернативы, материал может быть нанесен с использованием других способов нанесения покрытий, известных специалистам.

Углеродсодержащий слой может содержать один или более графеновых листов. Графеновые листы могут быть изготовлены с использованием различных механических технологий производства, таких как технологии расслоения, расщепления или восстановления однослойных пленок оксида графита.

Углеродсодержащий слой может содержать множество графеновых листов с дополнительными углеродсодержащими структурами между графеновыми листами. Углеродсодержащий слой может содержать два графеновых листа с дополнительными углеродсодержащими структурами между указанными двумя графеновыми листами. Дополнительные углеродные структуры между графеновыми листами могут представлять собой одностенные углеродные нанотрубки, многостенные углеродные нанотрубки, фуллерены, такие как бакминстерфуллерены, их комбинации и части или другие структуры на основе углерода. Дополнительные углеродные структуры обеспечиваются с целью повышения теплопроводности в направлении, перпендикулярном плоскости графенового листа. В случае если дополнительные углеродсодержащие структуры представляют собой углеродные нанотрубки, продольная ось углеродных нанотрубок может быть расположена по существу перпендикулярно плоскости смежных графеновых листов. Это может дополнительно улучшать теплопроводность в направлении, перпендикулярном плоскости графенового листа, за счет высокой осевой теплопроводности углеродных нанотрубок.

Дополнительные углеродсодержащие структуры могут быть химически связаны со смежными графеновыми листами. Например, атомы углерода дополнительных углеродсодержащих структур могут быть ковалентно связаны с атомами углерода графеновых листов. Это может давать преимущество, заключающееся в повышенной теплопроводности между дополнительными углеродсодержащими структурами и графеновыми листами.

Дополнительные углеродсодержащие структуры между графеновыми листами могут быть расположены регулярным образом между графеновыми листами. За счет этого дополнительные углеродные структуры могут обеспечивать улучшенную механическую опору для обеспечения промежутка между графеновыми листами. В то же время регулярно расположенные дополнительные углеродные структуры также могут повышать однородность теплопередачи в направлении, перпендикулярном плоскости графеновых листов.

Нагревательный элемент может представлять собой электрически нагреваемый нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, 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 легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal® и сплавы на основе железа-марганца-алюминия.

Как описано в данном документе, в любом из аспектов изобретения нагревательный элемент может быть частью устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент или как внутренний, так внешний нагревательные элементы, где «внутренний» и «внешний» относятся к расположению нагревателя относительно субстрата, образующего аэрозоль, при использовании нагревателя для нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Внутренний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может иметь форму нагревательной пластины. В альтернативном варианте внутренний нагреватель может иметь форму кожуха или субстрата, имеющих различные электропроводящие участки, или форму электрически резистивной металлической трубки. В альтернативном варианте внутренний нагревательный элемент может представлять собой одну или более нагревательных игл, штырей или стержней, которые при использовании проходят через центр субстрата, образующего аэрозоль. Другие альтернативные варианты включают нагревательную проволоку или нить, например, Ni-Cr (хромоникелевую), платиновую, вольфрамовую или проволоку из сплавов или нагревательную пластину. Необязательно внутренний нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий материал носителя. В одном таком варианте осуществления электрически резистивный нагревательный элемент может быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком примере устройства металл может быть выполнен в виде дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, а затем помещен между слоями другого изоляционного материала, такого как стекло. Выполненные таким образом нагреватели могут использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры нагревательных элементов во время работы.

Внутренний нагревательный элемент может иметь коническую форму, заостренный или заточенный конец, упрощающий введение нагревательного элемента в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль.

Внешний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической подложке, такой как полиамидная. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру полости для размещения субстрата. В альтернативном варианте осуществления внешний нагревательный элемент может иметь форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна, или он может быть образован с использованием технологии нанесения покрытия, такой как плазменное осаждение из паровой фазы на субстрате подходящей формы. Внешний нагревательный элемент также может быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком примере устройства металл может быть выполнен в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Выполненный таким образом внешний нагревательный элемент может использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревательного элемента во время работы.

Внутренний или внешний нагревательный элемент может содержать теплоотвод или тепловой резервуар, содержащий материал, способный поглощать и сохранять тепло и впоследствии выделять тепло с течением времени в субстрат, образующий аэрозоль. Теплоотвод может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как подходящий металлический или керамический материал. В одном варианте осуществления указанный материал имеет высокую теплоемкость (чувствительный теплоаккумулирующий материал) или представляет собой материал, способный поглощать и впоследствии выделять тепло посредством обратимого процесса, такого как высокотемпературный фазовый переход. Подходящие чувствительные теплоаккумулирующие материалы включают силикагель, оксид алюминия, углерод, стеклянный мат, стекловолокно, минеральные вещества, металл или сплав металлов, таких как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые выделяют тепло в результате обратимого фазового перехода, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, оксид полиэтилена, металл, соль металла, эвтектическую смесь солей или сплав. Теплоприемник или тепловой резервуар может быть расположен таким образом, чтобы он непосредственно контактировал с субстратом, образующим аэрозоль, и имел возможность передачи сохраненного тепла непосредственно субстрату. В альтернативном варианте осуществления тепло, сохраняемое в теплоприемнике или тепловом резервуаре, может передаваться субстрату, образующему аэрозоль, посредством проводника тепла, такого как металлическая трубка.

Нагревательный элемент предпочтительно нагревает субстрат, образующий аэрозоль, за счет теплопроводности. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который осажден субстрат. В альтернативном варианте осуществления тепло от внутреннего или внешнего нагревательного элемента может быть проведено к субстрату посредством теплопроводного элемента.

Во время работы субстрат, образующий аэрозоль, может полностью содержаться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку на мундштуке генерирующего аэрозоль устройства. В альтернативном варианте осуществления во время работы изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, может частично содержаться в устройстве, генерирующем аэрозоль. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку непосредственно на образующем аэрозоль изделии.

Нагревательный элемент может содержать электроизоляционный материал. Электроизоляционный материал может быть расположен между генерирующей тепло частью и углеродсодержащим слоем нагревательного элемента. Благодаря обеспечению электроизоляционного материала между генерирующей тепло частью и углеродсодержащим слоем, углеродсодержащий слой электрически отделяется от электрической цепи нагревательного элемента. Это особенно важно в случае, если углеродсодержащий слой содержит графен. Графен имеет высокую электропроводность и может действовать в качестве вторичного пути для электрического тока, препятствуя резистивному нагреву генерирующей тепло части. Электроизоляционный материал предпочтительно имеет высокую теплопроводность для облегчения передачи тепла от генерирующей тепло части к углеродсодержащему слою нагревательного элемента

По меньшей мере часть углеродсодержащего слоя предпочтительно расположена на слое электроизоляционного материала нагревательного элемента. Таким образом, углеродсодержащий слой размещен близко к генерирующей тепло части нагревательного элемента и пребывает в тепловом контакте с ней. Обеспечение углеродсодержащего слоя в тепловом контакте с генерирующей тепло частью, но электрически изолированным от генерирующей тепло части, позволяет эффективно использовать высокую теплопроводность углеродсодержащего слоя для быстрого и равномерного распределения генерируемой тепловой энергии по нагревательному элементу.

Нагревательный элемент может дополнительно содержать не генерирующую тепло часть. Не генерирующая тепло часть может быть расположена смежно с генерирующей тепло частью нагревательного элемента. Углеродсодержащий слой может быть выполнен с возможностью передачи генерируемого тепла от генерирующей тепло части не генерирующей тепло части нагревательного элемента. Таким образом, тепловая энергия, генерируемая генерирующей тепло частью, может быть равномерно распределена по всему нагревательному элементу. Генерирующая тепло часть может быть выполнена из любого подходящего материала.

Углеродсодержащий слой может быть выполнен с возможностью иметь заданное пространственное расположение. За счет этого теплопроводящие свойства углеродсодержащего слоя могут быть специально разработаны для обеспечения нагревательного элемента, который при использовании демонстрирует заданное распределение температуры.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит нагревательный элемент, как описано выше.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать: корпус, источник электропитания, подключенный к нагревательному элементу, и элемент управления, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания к нагревательному элементу.

Корпус может образовывать полость, окружающую или находящуюся вблизи нагревательного элемента. Указанная полость может быть выполнена с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль. Указанная полость может образовывать или содержать нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль.

Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой портативное или удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь длину, составляющую от приблизительно 70 мм до приблизительно 120 мм.

Нагревательный элемент может представлять собой внутренний нагревательный элемент, который расположен внутри нагревательной камеры устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент может быть расположен по центру на продольной оси нагревательной камеры и выровнен вдоль нее.

Нагревательный элемент может представлять собой внешний нагревательный элемент, который расположен смежно с боковыми стенками нагревательной камеры или по меньшей мере частично образует часть боковых стенок нагревательной камеры. Нагревательный элемент может быть выполнен таким образом, что углеродсодержащий слой нагревательного элемента проходит по меньшей мере частично по внутренней боковой стенке нагревательной камеры устройства, генерирующего аэрозоль.

Изделие, генерирующее аэрозоль, размещаемое в устройстве, генерирующем аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Субстрат, образующий аэрозоль, также может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину приблизительно 45 мм. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр приблизительно 7,2 мм. Кроме того, субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 мм. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 12 мм. Кроме того, диаметр субстрата, образующего аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать наружную бумажную обертку. Кроме того, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать перегородку между субстратом, образующим аэрозоль, и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер приблизительно 18 мм, однако она также может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм.

Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал в количестве от приблизительно 55 до приблизительно 75 мас.%; вещество для образования аэрозоля в количестве от приблизительно 15 до приблизительно 25 мас.% и воду в количестве от приблизительно 10 до приблизительно 20 мас.%.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может также содержать элемент управления, источник питания и контакты. Контакты электрически контактируют с генерирующей тепло частью нагревательного элемента. Элемент управления выполнен с возможностью управления подачей мощности от источника питания на генерирующую тепло часть через контакты.

Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например, источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В одном варианте осуществления блок питания представляет собой литий-ионную батарею. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.

Элемент управления может представлять собой обычный переключатель. В альтернативном варианте осуществления элемент управления может представлять собой электрическую схему и может содержать один или более микропроцессоров или микроконтроллеров.

В другом аспекте настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с представленным выше описанием, и одно или более изделий, генерирующих аэрозоль, выполненных с возможностью их размещения в полости устройства, генерирующего аэрозоль.

В дополнительном аспекте изобретения предусмотрен способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль. Способ включает этапы обеспечения наличия генерирующей тепло части и размещения углеродсодержащего слоя на указанной генерирующей тепло части и в тепловом контакте с ней с получением нагревательного элемента согласно настоящему изобретению.

Углеродсодержащий слой, который расположен на генерирующей тепло части, может содержать слой графена. Углеродсодержащий слой может представлять собой содержащий графен слой. Этап размещения слоя графена в этом способе может включать осаждение слоя графена в форме графенового покрытия на генерирующую тепло часть. Слой графена может также содержать графеновые листы, которые механически размещены на генерирующей тепло части нагревательного элемента.

Способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, может включать этапы обеспечения наличия нагревательного элемента, содержащего генерирующую тепло часть и не генерирующую тепло часть, и размещения содержащего графен слоя как на генерирующей тепло части, так и на не генерирующей тепло части и в тепловом контакте с ними.

Признаки, описанные в отношении одного аспекта или варианта осуществления, могут быть применены также и к другим аспектам и вариантам осуществления изобретения.

Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:

На Фиг. 1 показано устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению;

На Фиг. 2 показан нагревательный элемент согласно настоящему изобретению;

На Фиг. 3 показан модифицированный нагревательный элемент согласно настоящему изобретению.

На Фиг. 1 показан вид в сечении системы, генерирующей аэрозоль, содержащей изделие 10, генерирующее аэрозоль, и устройство 20, генерирующее аэрозоль. На одном конце изделия 10, генерирующего аэрозоль, предусмотрен субстрат 12, образующий аэрозоль. На втором конце изделия 10, генерирующего аэрозоль, предусмотрен фильтрующий элемент 14.

Устройство 20, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 22, в котором расположены источник 24 питания и схема 26 управления. На одном конце корпуса сформирована полость 28, которая выполнена с возможностью размещения в ней изделия 10, генерирующего аэрозоль. В полости 28 предусмотрен нагревательный элемент 30. В показанном варианте осуществления нагревательный элемент 30 представляет собой пластинчатый нагреватель, который расположен по центру и вдоль продольной оси полости 28. Соответственно, указанная полость 28 также образует нагревательную камеру устройства 20, генерирующего аэрозоль.

Схема 26 управления выполнена с возможностью управления потоком электроэнергии от источника 24 питания к нагревательному элементу 30. На Фиг. 1 изделие 10, образующее аэрозоль, вставлено в полость 28 устройства 20, генерирующего аэрозоль. После использования изделие 10, образующее аэрозоль, извлекают из полости 28 и отправляют в отходы.

На Фиг. 2 показан увеличенный вид нагревательного элемента 30, используемого в устройстве 20, генерирующем аэрозоль, представленном на Фиг. 1. Нагревательный элемент 30 содержит генерирующую тепло часть 32. Генерирующая тепло часть 32 содержит электрические контакты 34, которые соединены посредством схемы 26 управления с источником 24 питания. Генерирующая тепло часть 32 содержит резистивный нагревательный элемент для генерирования тепловой энергии, необходимой для испарения вещества, образующего аэрозоль, субстрата 12, образующего аэрозоль.

Генерирующая тепло часть 32 может проходить по существу по всей длине нагревательного элемента 30. В альтернативном варианте, как показано в виде заштрихованной части на Фиг. 2, генерирующая тепло часть 32 может быть предусмотрена только на одном конце нагревательного элемента 30. Смежно с генерирующей тепло частью 32 предусмотрена не генерирующая тепло часть 34. Не генерирующая тепло часть 34 выполнена из теплостойкого стекла и присоединена к генерирующей тепло части 32. Генерирующая тепло часть 32 покрыта электроизоляционным материалом. В этом случае изоляционный материал представляет собой слой стекла и изготовлен из того же материала, что и не генерирующая тепло часть 34.

Нагревательный элемент 30 дополнительно содержит углеродсодержащий слой 36, размещенный на электроизоляционном материале и как на генерирующей тепло части 32, так и на не генерирующей тепло части 34. В варианте осуществления, представленном на Фиг. 2, углеродсодержащий слой 36 представляет собой слой графена и схематично показан гексагональной решеткой, расположенной на нагревательном элементе 30. Слой графена электрически изолирован от генерирующей тепло части 32 стеклянным слоем. Тем не менее, слой графена находится в хорошем тепловом контакте с генерирующей тепло частью 32.

При использовании тепловая энергия, генерируемая в генерирующей тепло части 32 нагревательного элемента 30, быстро и равномерно распределяется через углеродсодержащий слой 36 по всей поверхности нагревательного элемента 30.

На Фиг. 3 показана модифицированная конструкция нагревательного элемента 30 согласно настоящему изобретению. Нагревательный элемент 30 по существу идентичен нагревательному элементу, показанному на Фиг. 2. Указанная модификация состоит в том, что углеродсодержащий слой 36 содержит первый слой графена 38 и второй слой графена 39. Второй слой графена 39 расположен поверх первого слоя графена 38. Первый слой графена 38 по существу идентичен углеродсодержащему слою 36, показанному в варианте осуществления, представленному на Фиг. 2.

Конструкция второго слоя 39 графена отличается от конструкции первого слоя 38 графена. Второй слой 39 графена также покрывает всю генерирующую тепло часть 32 нагревательного элемента 30. Таким образом получают хороший тепловой контакт графеновых слоев 38, 39 с генерирующей тепло частью 32. Однако в области не генерирующей тепло части 34 нагревательного элемента 30 второй слой 39 графена имеет форму, образующую множество полосок, проходящих от генерирующей тепло части 32 через не генерирующую тепло часть 34 к кончику нагревательного элемента 30. При этом углеродсодержащий слой 36 образует предпочтительные каналы распределения тепла на поверхности нагревательного элемента 30.

Изобретение относится к нагревательному элементу для устройства, генерирующего аэрозоль. Элемент содержит генерирующую тепло часть и углеродсодержащий слой в тепловом контакте с генерирующей тепло частью, причем углеродсодержащий слой содержит графен. Нагревательный элемент дополнительно содержит не генерирующую тепло часть, и при этом слой графена выполнен с возможностью передачи генерируемого тепла от генерирующей тепло части к не генерирующей тепло части нагревательного элемента. Изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль и способу изготовления нагревательного элемента для устройства. Изобретение позволяет обеспечить равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, и создать нагревательный элемент с увеличенным сроком службы. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий генерирующую тепло часть и углеродсодержащий слой, находящийся в тепловом контакте с генерирующей тепло частью, причем углеродсодержащий слой содержит графен, и при этом нагревательный элемент дополнительно содержит не генерирующую тепло часть, и при этом слой графена выполнен с возможностью передачи генерируемого тепла от генерирующей тепло части к не генерирующей тепло части нагревательного элемента.

2. Нагревательный элемент по п. 1, представляющий собой электрически нагреваемый нагревательный элемент.

3. Нагревательный элемент по п. 1 или 2, содержащий слой электроизоляционного материала, расположенный между генерирующей тепло частью и углеродсодержащим слоем.

4. Нагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов, в котором углеродсодержащий слой имеет форму графенового покрытия или содержит один или более графеновых листов.

5. Нагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов, в котором углеродсодержащий слой содержит по меньшей мере два графеновых листа, и при этом между по меньшей мере двумя графеновыми листами расположены дополнительные углеродсодержащие структуры.

6. Устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля, содержащее нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего образующий аэрозоль субстрат, причем устройство, генерирующее аэрозоль содержит нагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов.

7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 6, в котором нагревательный элемент представляет собой внутренний нагревательный элемент, расположенный внутри нагревательной камеры.

8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 7, в котором нагревательный элемент расположен по центру нагревательной камеры и выровнен вдоль ее продольной оси.

9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 7 или 8, в котором нагревательный элемент содержит одну или более нагревательных пластин или нагревательных игл.

10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 6, в котором нагревательный элемент представляет собой внешний нагревательный элемент, расположенный смежно с боковой стенкой нагревательной камеры, или в котором нагревательный элемент представляет собой внешний нагревательный элемент, который по меньшей мере частично образует часть боковой стенки нагревательной камеры.

11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 10, в котором углеродсодержащий слой проходит по меньшей мере частично по внутренней боковой стенке нагревательной камеры.

12. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 6-11, дополнительно содержащее элемент управления, источник питания и контакты, причем контакты электрически контактируют с генерирующей тепло частью нагревательного элемента, и при этом элемент управления выполнен с возможностью управления подачей питания от источника питания на генерирующую тепло часть посредством контактов.

13. Способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, включающий в себя следующие этапы:

обеспечение генерирующей тепло части; и

размещение содержащего графен слоя на генерирующей тепло части и в тепловом контакте с ней;

обеспечение не генерирующей тепло части нагревательного элемента; и

размещение содержащего графен слоя таким образом, чтобы передавать генерируемое тепло от генерирующей тепло части к не генерирующей тепло части нагревательного элемента.

14. Способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, по п. 13, в котором содержащий графен слой обеспечивается в форме графенового покрытия на генерирующей тепло части нагревательного элемента.

15. Способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, по п. 13 или 14, который дополнительно включает в себя следующие этапы:

обеспечение не генерирующей тепло части нагревательного элемента; и

размещение содержащего графен слоя на не генерирующей тепло части нагревательного элемента и в тепловом контакте с ней.