ЭЛЕКТРОННОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ТОНКОПЛЕНОЧНЫМ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2022 года по МПК A24F47/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

К области изобретения относятся курительные изделия, и более конкретно, электронные курительные изделия, имеющие тонкопленочный нагревательный элемент.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Электронное курительное изделие, такое как электронная сигарета (е-сига или е-сигарета), электронная сигара, электронное испарительное устройство, персональный испаритель (PV) или электронная система доставки никотина (ENDS), представляет собой испаритель с батарейным питанием, который распыляет аэрозоль или пар. Как правило, эти устройства имеют нагревательный элемент, который распыляет жидкостный раствор, известный как е-жидкость. Остается потребность в новых электронных испарительных устройствах с новыми системами распыления и/или новыми механизмами подачи жидкости, которые обеспечивают пользователю большее удовольствие.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте, электронное испарительное устройство имеет воздуховодный канал (например, воздуховодную трубку), проходящий через камеру для хранения жидкости. Нагревательный элемент (например, нагревательная пленка) размещен на внутренней стенке воздуховодного канала. Нагревательный элемент размещен в непосредственной близости к одному или более микроотверстий во внутренней стенке воздуховодного канала, которые находятся в сообщении по жидкостной среде с одним или более микроотверстий на корпусе камеры для хранения жидкости для создания течения жидкости из камеры для хранения жидкости к нагревательному элементу. Нагревательный элемент также может иметь одно или более микроотверстий в сообщении по жидкостной среде с одним или более микроотверстий во внутренней стенке воздуховодного канала. Микроотверстия являются достаточно маленькими, чтобы поверхностное натяжение жидкости блокировало утечку жидкости из камеры для хранения жидкости, в то же время обеспечивая возможность поступления жидкости на нагревательный элемент для испарения.

В еще одном аспекте, новое электронное испарительное устройство имеет первый корпус, имеющий ингаляционный блок и распылительный блок; и второй корпус, определяющий камеру для хранения жидкости. Распылительный блок имеет нагревательный элемент на внутренней стенке первого корпуса. Первый корпус имеет множество микроотверстий. Нагревательный элемент необязательно также имеет множество микроотверстий, необязательно в сообщении по жидкостной среде с одним или более микроотверстий на первом корпусе. Второй корпус имеет одно или более микроотверстий в сообщении по жидкостной среде с одним или более микроотверстий на первом корпусе, для обеспечения возможности поступления е-жидкости в камере для хранения жидкости к распылительному блоку для распыления. Электронное испарительное устройство необязательно имеет дополнительно батарейный блок для приведения в действие распылительного блока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1А представляет один вариант исполнения раскрытого здесь электронного испарительного устройства.

Фигура 1В представляет вид в разрезе раскрытого здесь электронного испарительного устройства в еще одном варианте исполнения.

Фигура 2А представляет вид в поперечном разрезе раскрытого здесь электронного испарительного устройства в одном варианте исполнения.

Фигура 2В представляет вид в поперечном разрезе раскрытого здесь электронного испарительного устройства в еще одном варианте исполнения.

Фигура 3 представляет вид в поперечном разрезе раскрытого здесь электронного испарительного устройства в еще одном варианте исполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрытое здесь электронное испарительное устройство имеет камеру для хранения жидкости, окружающую воздуховодный канал. Воздуховодный канал окружен по меньшей мере частью первого корпуса электронного испарительного устройства. Камера для хранения жидкости образована вторым корпусом. Нагревательный элемент размещен на внутренней стенке воздуховодного канала. Воздуховодный канал имеет одно или более первых микроотверстий на первом корпусе, которые находятся в сообщении по жидкостной среде с одним или более вторых микроотверстий на втором корпусе камеры для хранения жидкости. Одно или более из первых микроотверстий находятся в контакте или в непосредственной близости с нагревательным элементом. Первый и второй корпуса могут быть отделены друг от друга. В альтернативном варианте, первый и второй корпуса являются неразъемными. Первый и второй корпуса необязательно могут совместно иметь общую стенку, и одно или более из первых и вторых микроотверстий могут быть одними и теми же микроотверстиями, проходящими через общую стенку. Нагревательный элемент может иметь одно или более третьих микроотверстий в сообщении по жидкостной среде с одним или более из первых микроотверстий. Первые, вторые и третьи микроотверстия являются достаточно маленькими, чтобы поверхностное натяжение жидкости предотвращало утечку е-жидкости из камеры для хранения жидкости, в то же время обеспечивая возможность поступления е-жидкости на нагревательный элемент для испарения. Первые, вторые и/или третьи микроотверстия необязательно выровнены так, чтобы обеспечивать сообщение по жидкостной среде из камеры для хранения жидкости для контакта с нагревательным элементом и/или быть в непосредственной близости к нему.

Камера для хранения жидкости и/или воздуховодный канал могут быть рассчитаны на одноразовое использование.

Е-жидкость может создавать туман или пар, будучи нагретой атомайзером. Она может включать одно или более химических веществ, выбранных из группы, состоящей из пропиленгликоля (PG), растительного глицерина (VG), полиэтиленгликоля 400 (PEG400), и спиртов, и один или более агентов, выбранных из группы, состоящей из вкусо-ароматических добавок (например, табачных ароматизаторов, пищевых ароматизаторов, таких как леденцовые, ореховые, фруктовые ароматизаторы, со вкусами выпечки, молока, сливок, пряностей, и растительных ароматизаторов напитков, цветочных ароматизаторов, сладких ароматов, и ароматизаторов кислых конфет), и никотина. Е-жидкость может включать никотин в различных концентрациях, или может не содержать никотин. Никотин может быть синтетическим, или выделенным из табачных продуктов никотином.

Нагревательный элемент может быть приведен в действие датчиком, который реагирует на вдох и/или срабатывает от переключателя. Нагревательный элемент нагревает е-жидкость, которая находится в контакте с нагревательным элементом или в непосредственной близости к нему, с образованием аэрозоля, который проходит через воздуховодный канал для вдыхания пользователем.

Фигуры 1А-1В и 2А-2В иллюстрируют различные варианты исполнения электронного испарительного устройства 1. Электронное испарительное устройство 1 имеет первый корпус 101, по меньшей мере часть которого образует воздуховодный канал 108; ингаляционный блок 110; распылительный блок 120 на внутренней стенке 104 воздуховодного канала 108; второй корпус 201, образующий камеру 210 для хранения жидкости; и первый корпус 101 и второй корпус 201 имеют перекрывающуюся секцию 11; и батарейный блок 300, имеющий батарею 310 для приведения в действие распылительного блока 120. Первый корпус 101 и второй корпус 201 могут совместно иметь общую стенку по меньшей мере в части перекрывающейся секции 11 (как показано в Фигурах 1А-1В и 2А-2В). В альтернативном варианте, первый корпус 101 и второй корпус 201 могут быть отделены друг от друга в перекрывающейся секции 11, то есть, на первый корпус 11а и второй корпус 11b, показанные в Фигуре 3.

Первый корпус 101 и второй корпус 201 могут быть выполнены из одного и того же или из различных материалов. Примеры подходящих материалов могут быть непроводящими, и включают, без ограничения, полимерный, керамический или стеклянный материалы. В определенных вариантах исполнения первый и второй корпус не включает пористый материал.

Первый корпус 101 имеет первый конец 102 и второй конец 103.

Ингаляционный блок 110 может иметь мундштук 111 с выпускным каналом 113 на первом конце 102, причем выпускной канал 113 находится в сообщении по воздушному потоку с воздуховодным каналом 108. Ингаляционный блок 110 необязательно имеет фильтр 112, включающий один или более фильтрующих материалов. Примеры фильтрующих материалов включают, без ограничения, фильтрующие материалы, пригодные для традиционных сигарет, пористые материалы и абсорбентные материалы. Примеры пористых материалов включают, без ограничения, микропористый керамический, вспененный керамический материал, натуральное волокно, искусственное волокно, или вспененный металлический материал. Примеры волокон включают, без ограничения, керамическое волокно, кварцевое волокно, стеклянное волокно и арамидное волокно.

Распылительный блок 120 находится в сообщении по воздушному потоку с ингаляционным блоком 110 через воздуховодный канал 108 в первом корпусе 101. Распылительный блок 120 имеет нагревательный элемент и множество микроотверстий 122 во внутренней стенке 104 воздуховодного канала 108.

Нагревательный элемент 121 включает один или более проводящих материалов в непосредственной близости к микроотверстиям 122 и/или будучи окружающими их. Примеры проводящих материалов включают, без ограничения, металлы (например, алюминий, барий, хром, кобальт, медь, золото, железо, иридий, свинец, литий, магний, марганец, молибден, мюоний, ниобий, никель, осмий, палладий, платина, рений, родий, рутений, серебро, сталь, стронций, тантал, таллий, титан, вольфрам, ванадий, цинк, цирконий) и сплавы, образованные любыми их комбинациями (например, латунь); углерод (например, графит, графен, и/или наноматериалы на основе углерода); оксиды металлов (например, ZrO₂, TrO₂, Al₃O₂, MoO₃, н-BaTiO₃, (Fe, Ti)₂O₃, ReO₃, RuO₂, IrO₂, оксиды индия-олова (ITO)); соли металлов, включающие, без ограничения, бориды (например, TiB₂), карбиды (например, SiC, B₄C), галогениды металлов (например, LiF, галогениды никеля), нитриды (например, TiN, AlN), силициды (например, MoSi₂); и проводящие полимеры (например, полиимиды).

Микроотверстия 122 и е-жидкость могут быть конфигурированы для предотвращения утечки е-жидкости в воздуховодный канал 108, когда вдыхание не выполняется; и с обеспечением возможности поступления е-жидкости на внутреннюю стенку 104 воздуховодного канала 108 во время вдыхания посредством капиллярного действия и/или от силы вдоха. Когда не прилагают внешнее усилие (то есть, без вдыхания), микроотверстия 122 могут быть достаточно маленькими, чтобы поверхностное натяжение жидкости вокруг этих микроотверстий 122 предотвращало вытекание е-жидкости в воздуховодный канал 108. Внешняя сила, необходимая для того, чтобы е-жидкость проходила через микроотверстия 122, в сочетании с капиллярным действием, может быть оптимизирована конфигурированием размеров и/или форм микроотверстий 122 (например, круглых, прямоугольных, квадратных, треугольных, ромбовидных, или с любыми многоугольными формами), расстояниями между соседними микроотверстиями 122, дистанцией протекания е-жидкости между камерой 210 для хранения жидкости и внутренней стенкой 104 воздуховодного канала, и характеристик е-жидкости (например, вязкости и летучести). Микроотверстие 122 представляет собой микромасштабное сквозное отверстие, которое может иметь такие же или иные размеры от стороны хранения жидкости перекрывающейся секции 11 (наружной стенки 105) до стороны воздуховодного канала (внутренней стенки 104) (Фигуры 2А и 2В). Например, микроотверстия 122 могут иметь равномерный размер по всей перекрывающейся секции 11, как показано в виде поперечного сечения перекрывающейся секции 11 в Фигуре 2А. В альтернативном варианте, одно или более микроотверстий 122 могут иметь меньшую величину на наружной стенке 105 и больший размер на внутренней стенке 104, соответственно, для дополнительного предотвращения утечки (смотри Фигуру 2В: 122С и 122D). В альтернативном варианте, одно или более микроотверстий 122 могут иметь больший размер на наружной стенке 105 и меньший размер на внутренней стенке 104, соответственно, для дополнительного улучшения подачи жидкости (смотри Фигуру 2В: 122А и 122В). Одно или более микроотверстий 122 могут проходить сквозь нагревательный элемент 121 (смотри Фигуру 2В: 122В и 122С).

Одно или более микроотверстий 122 могут не проходить сквозь нагревательный элемент 121 (смотри Фигуру 2В: 122А и 122D), если нагревательный элемент 121 содержит один или более пористых материалов для обеспечения сообщения по воздушному потоку микроотверстий 122 через нагревательный элемент 121 с воздуховодным каналом 108. Подходящие пористые материалы включают один или более пористых материалов, которые являются электропроводными и/или электрически непроводящими. Примеры электропроводных материалов включают, без ограничения, пеноматериалы, волокна и микропористые материалы из углерода (например, углеродные волокна), металлы (вспененные металлы и/или волокна), проводящие полимеры (например, вспененные полимеры и/или волокна), проводящие керамические материалы (например, микропористые и вспененные керамические материалы), керамические PTC-материалы (с Положительным Температурным Коэффициентом), и их смеси и композиты. Примеры электрически непроводящих пористых материалов включают, без ограничения, пеноматериалы, волокна и микропористые материалы из непроводящих органических (например, полимеров, таких как арамид) и неорганических (например, стекла, кварца) компонентов, и их смеси и композиты. Если нагревательный элемент является пористым, таким как углеродное или металлическое волокно или сетка, тогда может не потребоваться выравнивание микроотверстий на нагревательном элементе с микроотверстиями на внутренней стенке 104.

Микроотверстия 122 могут иметь одинаковые или различные размеры. Например, каждое микроотверстие 122 может иметь площадь пропускного сечения от около 0,785 мкм² до около 19,625 мкм², или от около 0,5 мкм² до около 25 мкм². Микроотверстия 122 могут иметь одинаковые или различные размеры на внутренней стенке 104 и/или наружной стенке 105 первого корпуса 101.

Сила, необходимая для протекания е-жидкости через микроотверстия 122, может быть дополнительно скорректирована дистанцией течения е-жидкости от камеры для хранения жидкости до внутренней стенки воздуховодного канала. Чем длиннее дистанция течения, тем бóльшая сила потребуется для вытягивания е-жидкости через микроотверстия 122.

Микроотверстия 122 могут иметь одинаковые или переменные дистанции между соседними микроотверстиями. Перекрывающаяся секция 11 может иметь от 50 до около 1000, от около 100 до около 800, от около 200 до около 500, или от около 300 до около 400 микроотверстий 122. Микроотверстия 122 могут быть размещены с любым желательным рисунком, при условии, что самое короткое расстояние между любыми соседними микроотверстиями составляет по меньшей мере 10 мкм, от около 10 мкм до около 100 мкм, от около 10 мкм до около 75 мкм, от около 10 мкм до около 50 мкм, от около 10 мкм до около 30 мкм, или от около 10 мкм до около 20 мкм.

Камера 210 для хранения жидкости определяется вторым корпусом 201. Второй корпус окружает по меньшей мере перекрывающуюся секцию 11 воздуховодного канала 108. Камера 210 для хранения жидкости может быть любой подходящей формы (например, трубчатой, кубической, треугольной, шестиугольной или многоугольной). Перекрывающаяся секция 11 содержит распылительный блок 121 первого корпуса 101.

Батарейный блок 300 на втором конце 103 первого корпуса 101 приводит в действие распылительный блок 120 для формирования аэрозоля. Батарейный блок 300 содержит батарею 310 и, необязательно, схему 320 управления и/или переключатель 400 для приведения в действие распылительного блока 120. Схема 320 управления может быть активирована датчиком 106, когда датчик регистрирует вдыхание. Схема управления также может быть приведена в действие переключателем 400.

Электронное испарительное устройство 1 может дополнительно включать один или более впусков 107 для воздуха, обеспечивающих приток воздуха в первый корпус 101 и из него при вдыхании на выпускном канале 113. Впуск 107 для воздуха может быть на первом корпусе 101 (Фигура 1А). Впуск 107 для воздуха необязательно может быть размещен на батарейном блоке 300 (Фигура 1В). Батарейный блок 300 может быть герметично отделен от воздуховодного канала 108 в первом корпусе 101. Батарейный блок 300 может дополнительно иметь одноходовой клапан 301, позволяющий протекание воздуха только по одному направлению в первый корпус 101 (Фигура 1В).

Когда пользователь производит вдох, воздух, втягиваемый из одного или более впусков 107 для воздуха в первый корпус 101, протекает в воздуховодный канал 108 и проходит через распылительный блок 120 для смешивания с паром, генерированным нагревательным элементом 121, для создания аэрозоля, который достигает ингаляционного блока 110 для вдыхания из выпускного канала 113. Нагревательный элемент 121 распылительного блока 120 может быть приведен в действие либо включением переключателя 400, либо датчиком 106, зарегистрировавшим течение воздуха. Е-жидкость, контактирующая с нагревательным элементом 121 или находящаяся в непосредственной близости к нему, испаряется. Дополнительная е-жидкость может проходить из камеры для хранения жидкости на внутреннюю стенку воздуховодного канала под влиянием силы вдоха и капиллярных действий для дополнительного испарения.

Таким образом, были показаны и описаны новые устройства. Конечно, могут быть сделаны различные модификации и замены без выхода за пределы смысла и области изобретения.

Электронное испарительное устройство имеет воздуховодную трубку, проходящую через камеру (210) для хранения жидкости. Воздуховодная трубка имеет множество микроотверстий (122). Тонкопленочный нагревательный элемент (121) размещен на внутренней стенке воздуховодной трубки. Множество микроотверстий в тонкопленочном нагревательном элементе (121) выровнены для совпадения с множеством микроотверстий в воздуховодной трубке для обеспечения течения жидкости из камеры (210) для хранения жидкости к тонкопленочному нагревательному элементу (121). 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электронное испарительное устройство, содержащее:

первый корпус, имеющий ингаляционный блок и распылительный блок;

второй корпус, определяющий камеру для хранения жидкости с первой частью первого корпуса; и

батарейный блок, содержащий батарею для приведения в действие распылительного блока,

при этом:

распылительный блок содержит нагревательный элемент и множество первых микроотверстий на внутренней стенке первой части первого корпуса, причем по существу каждое микроотверстие проходит через внутреннюю стенку и через нагревательный элемент; и

множество микроотверстий обеспечивают сообщение по жидкостной среде между вторым корпусом и первым корпусом.

2. Электронное испарительное устройство по п. 1, в котором нагревательный элемент выполнен пористым.

3. Электронное испарительное устройство по п. 1, в котором микроотверстия предотвращают прохождение жидкости в воздуховодный канал в первом корпусе, за исключением когда пользователь осуществляет вдох на устройстве.

4. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором ингаляционный блок содержит фильтр.

5. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором каждое микроотверстие имеет площадь пропускного сечения от около 0,785 мкм² до около 19,625 мкм².

6. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором микроотверстия имеют одинаковую площадь пропускного сечения.

7. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором микроотверстия имеют одинаковые формы.

8. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором микроотверстия выполнены равноотстоящими друг от друга.

9. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором нагревательный элемент содержит один или более проводящих материалов, выбранных из группы, состоящей из металлов, оксидов металлов и проводящих полимеров.

10. Электронное испарительное устройство по п. 9, в котором проводящие полимеры выбраны из группы, состоящей из полиимидов.

11. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором батарейный блок содержит схему управления для приведения в действие распылительного блока.

12. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее переключатель для приведения в действие распылительного блока и/или схемы управления.

13. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее датчик для приведения в действие схемы управления, когда регистрируется вдох.

14. Электронное испарительное устройство по п. 1, в котором батарейный блок содержит впуск для воздуха в сообщении по воздушному потоку с первым корпусом.

15. Электронное испарительное устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором батарейный блок герметично отделен от воздуховодного канала в первом корпусе.

16. Электронное испарительное устройство по п. 15, в котором батарейный блок дополнительно содержит одноходовой клапан, позволяющий протекание воздуха только по одному направлению в первый корпус.

17. Электронное испарительное устройство, содержащее:

воздуховодную трубку, проходящую через камеру для хранения жидкости, причем воздуховодная трубка имеет множество первых микроотверстий в сообщении по жидкостной среде с множеством вторых микроотверстий на камере для хранения жидкости;

тонкопленочный нагревательный элемент на внутренней стенке воздуховодной трубки; и

множество третьих микроотверстий в тонкопленочном нагревательном элементе в сообщении по жидкостной среде с первыми и вторыми микроотверстиями для обеспечения течения жидкости из камеры для хранения жидкости к тонкопленочному нагревательному элементу.

18. Электронное испарительное устройство по п. 17, в котором по меньшей мере некоторые из третьих микроотверстий по существу выровнены с множеством первых микроотверстий.