НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ С МНОЖЕСТВОМ УГЛУБЛЕНИЙ Российский патент 2022 года по МПК A24F40/10 

Настоящее изобретение относится к нагревательным узлам для генерирующих аэрозоль систем, содержащим электрический нагреватель, который пригоден для испарения образующего аэрозоль субстрата. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемым рукой генерирующим аэрозоль системам, таким как электрические курительные системы. Аспекты настоящего изобретения относятся к нагревательным узлам для генерирующей аэрозоль системы, картриджам для генерирующей аэрозоль системы и к генерирующим аэрозоль системам, содержащим такие нагревательные узлы.

Один тип генерирующей аэрозоль системы представляет собой электрическую курительную систему. Известны удерживаемые рукой электрические курительные системы, состоящие из части в виде устройства, содержащей батарею и управляющую электронику, и части в виде картриджа, содержащей запас образующего аэрозоль субстрата и электрический испаритель. Картридж, содержащий как запас образующего аэрозоль субстрата, так и испаритель, иногда называют «картомайзером». Испаритель обычно представляет собой нагревательный узел. В некоторых известных примерах образующий аэрозоль субстрат представляет собой жидкий образующий аэрозоль субстрат, а испаритель содержит катушку из нагревательной проволоки, намотанной вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким образующим аэрозоль субстратом. Часть в виде картриджа обычно содержит не только запас образующего аэрозоль субстрата и электрический нагревательный узел, но также и мундштук, на котором при использовании пользователь осуществляет всасывание для втягивания аэрозоля в свой рот. Таким образом, электрические курительные системы, которые испаряют образующую аэрозоль жидкость путем нагрева с образованием аэрозоля, обычно содержат катушку из проволоки, намотанную вокруг капиллярного материала, который удерживает указанную жидкость. Электрический ток, пропускаемый через проволоку, вызывает резистивный нагрев проволоки, в результате чего происходит испарение жидкости в капиллярном материале. Капиллярный материал обычно удерживается внутри канала для потока воздуха, так что воздух втягивается по фитилю и вовлекает в себя пар. Пар впоследствии охлаждается с образованием аэрозоля.

Система этого типа может быть эффективной для образования аэрозоля, но при этом она также может создавать проблемы при изготовлении с точки зрения дешевизны и воспроизводимости. Кроме того, фитиль и катушка в сборе, вместе с соответствующими электрическими соединениями, могут быть хрупкими и сложными в обращении.

Другие известные системы содержат сетчатый нагреватель, расположенный на капиллярном материале или вблизи него и выполненный с возможностью переноса образующей аэрозоль жидкости из части для хранения жидкости к сетчатому нагревателю. При использовании электрический ток, пропускаемый через сетку, вызывает ее резистивный нагрев, под действием которого происходит испарение жидкости в капиллярном материале. Однако при использовании таких систем тепло от сетки также может передаваться на образующую аэрозоль жидкость, удерживаемую в части для хранения жидкости. Это может приводить к потерям энергии, что уменьшает эффективность генерирующей аэрозоль системы. Это может также негативно влиять на свойства образующей аэрозоль жидкости, удерживаемой в части для хранения жидкости.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен нагревательный узел для использования в генерирующих аэрозоль системах, имеющих часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата, причем указанный нагревательный узел содержит: электрический нагреватель для нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата с образованием аэрозоля; и капиллярное тело для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости генерирующей аэрозоль системы к электрическому нагревателю, расположенному на внешней поверхности капиллярного тела и содержащему нагревательный слой, содержащий пористый лист из электропроводящего материала, профилированный с образованием множества углублений на его нижней поверхности для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия, причем по меньшей мере участок каждого из указанного множества углублений расположен на расстоянии от внешней поверхности капиллярного тела в перпендикулярном направлении.

Благодаря заявленной компоновке, образующая аэрозоль жидкость из капиллярного материала втягивается на пористый лист за счет капиллярного действия и удерживается в указанном множестве углублений на нижней поверхности пористого листа. Поскольку углубления расположены на расстоянии от капиллярного тела, при работе электрического нагревателя тепло от нагревательного слоя концентрируется на жидком образующем аэрозоль субстрате, удерживаемом в указанных углублениях. Это обеспечивает возможность уменьшения количества тепла, переносимого от нагревателя на жидкость, хранящуюся в капиллярном теле и в части для хранения жидкости, что снижает энергопотребление и способствует более эффективной работе по сравнению с нагревательными узлами, в которых жидкость испаряется, будучи абсорбированной в капиллярном теле. Это также обеспечивает возможность увеличения площади поверхности нагревательного слоя, которая находится в контакте с образующей аэрозоль жидкостью, по сравнению с полностью плоским нагревателем, что дополнительно уменьшает энергопотребление для заданного количества генерируемого аэрозоля, обеспечивая более эффективную работу.

Используемый в настоящем документе термин «пористый лист» относится к слою материала, который является проницаемым для текучей среды и обеспечивает возможность прохождения через него аэрозоля. Термин «пористый» предназначен для охвата материалов, которые по своей природе являются пористыми, а также по существу непористых материалов, которые были сделаны пористыми или проницаемыми путем обеспечения в них множества отверстий.

Используемый в настоящем документе термин «профилированный» используется для обозначения того, что лист деформирован без удаления материала из листа.

Используемый в настоящем документе термин «углубление» относится к части нижней поверхности, которая углублена относительно остальной части нижней поверхности. Оно отличается от простого отверстия, проходящего через плоский лист, такого как отверстия в сетке. Каждое из указанного множества углублений может иметь глубину от приблизительно 20 микрон до приблизительно 1000 микрон. Каждое из указанного множества углублений может иметь ширину от приблизительно 20 микрон до приблизительно 2000 микрон.

Используемый в настоящем документе термины «верхняя поверхность» и «нижняя поверхность» относятся к противоположным поверхностям пористого листа с обеих сторон плоскости листа. Верхняя поверхность относится к той лицевой поверхности листа, которая наиболее удалена от капиллярного тела. Нижняя поверхность относится к той лицевой поверхности листа, которая противоположна верхней поверхности и представляет собой лицевую поверхность, ближайшую к капиллярному телу.

Указанное множество углублений может быть выполнено в пористом листе любым подходящим способом. Предпочтительно, пористый лист подвергнут тиснению и дополнительно содержит множество приподнятых частей на своей верхней поверхности, причем указанное множество углублений образовано указанным множеством приподнятых частей. Такое тиснение может быть простым и экономичным средством обеспечения указанного множества углублений. Такое тиснение может обеспечивать возможность того, чтобы толщина пористого листа оставалась по существу постоянной для более равномерного нагрева.

Используемый в настоящем документе термин «подвергнут тиснению» используется для обозначения того, что лист отформован или отштампован таким образом, что он имеет на своей верхней поверхности один или более элементов, которые приподняты над верхней поверхностью в виде невысокого рельефа. Предпочтительно, толщина листа остается по существу постоянной. Толщина листа отличается от высоты листа, которая относится к расстоянию между самой нижней точкой на нижней поверхности и самой высокой точкой на верхней поверхности. Толщина листа в любой заданной точке на листе должна измеряться в направлении, перпендикулярном нижней поверхности листа в указанной заданной точке.

Тиснение может быть выполнено в любой подходящей форме. Например, тиснение может включать равномерное распределение и/или неравномерное распределение.

Предпочтительно, пористый лист является гофрированным. Пористый гофрированный лист может представлять собой особенно простое и экономичное средство обеспечения указанного множества углублений в листе.

Используемый в настоящем документе термин «гофрированный» относится к листу, который профилирован с образованием ряда параллельных гребней и канавок. Таким образом, гребни гофров образуют как множество приподнятых частей на верхней поверхности листа, так и множество углублений на нижней поверхности листа. Впадины гофров образованы в области листа между смежными приподнятыми частями (если смотреть с верхней поверхности листа) и между смежными углублениями (если смотреть с нижней поверхности листа).

Предпочтительно, пористый лист содержит множество отверстий. Предпочтительно, указанное множество отверстий содержит первую группу отверстий, расположенную в первой области пористого листа, и вторую группу отверстий, расположенную во второй области пористого листа, причем средний размер первой группы отверстий отличается от среднего размера второй группы отверстий. Например, размер отверстий в первой и второй областях или относительное положение указанных первой и второй областей могут быть выбраны на основе характеристик потока воздуха в генерирующей аэрозоль системе и/или на основе температурного профиля нагревательного узла. Средний диаметр первой группы отверстий может быть больше, чем средний диаметр второй группы отверстий, и первая область может быть расположена со стороны центра пористого листа относительно второй области. Это обеспечивает возможность увеличения скорости потока в центральной области нагревателя.

Предпочтительно, каждое отверстие имеет размер от приблизительно 20 квадратных микрон до приблизительно 10 000 квадратных микрон.

Предпочтительно, указанное множество отверстий расположены таким образом, что каждое из указанного множества углублений на виде в сечении имеет единственное отверстие, расположенное в самой глубокой точке углубления или вблизи нее. Это обеспечивает возможность содействия максимизации области удержания жидкости, образуемой каждым углублением. Это также обеспечивает возможность содействия созданию потока текучей среды через электрический нагреватель, когда жидкость удерживается в указанных углублениях.

Предпочтительно, пористый лист содержит капиллярное пористое покрытие на его нижней поверхности. Предпочтительно, капиллярное пористое покрытие обеспечено по меньшей мере на той части нижней поверхности пористого листа, в которой образованы углубления. Более предпочтительно, капиллярное пористое покрытие обеспечено по существу на всей области нижней поверхности пористого листа. Такое капиллярное пористое покрытие обеспечивает возможность содействия повышению капиллярности пористого листа. Это обеспечивает возможность содействия удержанию, за счет капиллярного действия, жидкого образующего аэрозоль субстрата на пористом листе на расстоянии от капиллярного тела.

Подходящие капиллярные пористые покрытия могут включать покрытия на основе целлюлозы, покрытия на основе полимера, покрытия на основе пены и покрытия на основе глины.

Предпочтительно, указанный пористый лист представляет собой первый пористый лист, а электрический нагреватель также содержит второй пористый лист, который расположен параллельно первому пористому листу между первым пористым листом и капиллярным телом. Благодаря обеспечению второго пористого листа, который расположен параллельно первому пористому листу между первым пористым листом и капиллярным телом, обеспечивается возможность концентрации тепла, генерируемого первым пористым листом, на жидкости, удерживаемой между первым и вторым пористыми листами. Это обеспечивает возможность содействия изоляции нагретой жидкости между первым и вторым пористыми листами от капиллярного тела и, следовательно, возможность уменьшения передачи тепла жидкости, абсорбированной в капиллярном теле. Второй пористый лист может иметь любой из признаков, описанных выше или ниже применительно к первому пористому листу.

Предпочтительно, второй пористый лист выполнен из теплоизоляционного материала. Это обеспечивает возможность содействия дополнительной концентрации тепла, генерируемого первым пористым листом, на жидкости, удерживаемой между первым и вторым пористыми листами, в то время как капиллярное тело изолировано от первого пористого листа посредством второго пористого листа. Таким образом обеспечивается возможность дополнительного снижения мощности, необходимой для испарения образующей аэрозоль жидкости, и, следовательно, снижения передачи тепла жидкости, абсорбированной в капиллярном теле.

В некоторых вариантах осуществления второй пористый лист может представлять собой пористый лист из электропроводящего материала и образовывать дополнительный нагревательный слой электрического нагревателя.

Предпочтительно, каждый из первого и второго пористых листов содержит множество отверстий. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления множество отверстий первого пористого листа смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий второго пористого листа, и первый и второй пористые листы выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга из закрытого положения, в котором множество отверстий одного или обоих из первого и второго пористых листов закрыты сплошной областью другого из первого и второго пористых листов, в открытое положение, в котором по меньшей мере часть первого пористого листа и второго пористого листа разделены промежутком. Благодаря такой компоновке обеспечивается возможность уменьшения или предотвращения потока текучей среды через электрический нагреватель при нахождении первого и второго пористых листов в закрытом положении для уменьшения или предотвращения утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата из капиллярного тела, когда нагревательный узел не используется, и в то же самое время обеспечивается возможность протекания нормального потока текучей среды при нахождении пористых листов в открытом положении. Предпочтительно, первый и второй пористые листы выполнены с возможностью перемещения в открытое положение при подаче тока на электрический нагреватель.

Предпочтительно, первый пористый лист и второй пористый лист выполнены из разных материалов, имеющих разные коэффициенты теплового расширения, так что один или оба из первого и второго пористых листов автоматически деформируются с переходом из закрытого положения в открытое положение при нагреве. Иначе говоря, пористый лист предпочтительно выполнен с возможностью деформации с переходом между закрытым положением и открытым положением при изменении его температуры с первой температуры на вторую температуру. Изменение температуры может быть вызвано пропусканием электрического тока через один или оба из пористых листов. Благодаря выполнению первого пористого листа и второго пористого листа из разных материалов, имеющих разные коэффициенты теплового расширения, так что один или оба из первого и второго пористых листов автоматически деформируются с переходом из закрытого положения в открытое положение при нагреве, обеспечивается простое средство для снижения или предотвращения утечки текучей среды перед использованием. Например, при нахождении электрического нагревателя в выключенном состоянии пористые листы могут иметь температуру окружающей среды. При такой температуре окружающей среды указанные листы расположены в закрытом положении, и, следовательно, обеспечивается возможность предотвращения утечки жидкости. Однако при пропускании электрического тока через первый и/или второй пористые листы температура одного или обоих из первого и второго пористых листов повышается. Такое изменение температуры может приводить к деформации одного или обоих листов с переходом из закрытого положения в открытое положение, и таким образом обеспечивается возможности протекания нормального потока текучей среды.

Предпочтительно, нагревательный узел также содержит исполнительный элемент для выборочного перемещения одного или обоих из первого и второго пористых листов между закрытым и открытым положениями. Благодаря обеспечению нагревательного узла с исполнительным элементом для выборочного перемещения одного или обоих из первого и второго пористых листов между закрытым и открытым положениями, обеспечивается возможность точного регулирования относительного положения первого и второго пористых листов. Исполнительный элемент также может обеспечивать возможность перемещения первого или второго пористого листа между открытым и закрытым положениями с небольшой задержкой по времени или без задержки.

Предпочтительно, промежуток между первым и вторым пористыми листами в закрытом положении является выборочно регулируемым. Благодаря такой компоновке обеспечивается возможность выборочного регулирования объема, образованного между первым и вторым пористыми листами, согласно требованиям пользователя. Например, одно или более из следующего: требуемая скорость потребления образующей аэрозоль жидкости, скорость осуществления затяжек и температурный номинал электрического нагревателя, могут выборочно регулироваться в соответствии с требованиями пользователя.

Предпочтительно, электрический нагреватель также содержит третий пористый лист, который расположен параллельно между первым и вторым пористыми листами. Третий пористый лист может иметь любой из признаков, описанных выше или ниже применительно к одному или обоим из первого и второго пористых листов. Например, каждый из первого, второго и третьего пористых листов может содержать множество отверстий.

Множество отверстий второго пористого листа может быть по существу выровнено с множеством отверстий третьего пористого листа. Это обеспечивает возможность содействия протеканию текучей среды через электрический нагреватель.

Предпочтительно, каждый из второго и третьего пористых листов содержит множество отверстий, причем множество отверстий второго пористого листа смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий третьего пористого листа. В таких вариантах осуществления третий пористый лист предпочтительно выполнен с возможностью перемещения из закрытого положения, в котором множество отверстий второго пористого листа закрыто сплошной областью третьего пористого листа, в открытое положение, в котором по меньшей мере часть второго и третьего пористых листов расположены на расстоянии друг от друга. Благодаря такой компоновке обеспечивается возможность перемещения первого пористого листа в направлении третьего пористого листа во время использования для постепенного нагрева жидкости, удерживаемой между первым и третьим пористыми листами. Таким образом обеспечивается возможность повышения эффективности нагрева. В некоторых примерах первый пористый лист выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положениями при нахождении третьего пористого листа в закрытом положении. Это обеспечивает возможность нагрева первым пористым листом заданного количества жидкости, захваченной между первым и третьим пористыми листами. Помимо повышения эффективности нагрева, это также обеспечивает возможность содействия обеспечению более устойчивых свойств аэрозоля от затяжки к затяжке.

Первый и второй пористые листы могут быть зафиксированы на месте по отношению друг к другу и к капиллярному телу. Предпочтительно, при нахождении третьего пористого листа в закрытом положении, первый пористый лист имеет возможность перемещения в перпендикулярном направлении из первого положения, в котором по меньшей мере часть первого и третьего пористых листов разделены первым промежутком, во второе положение, в котором первый и третий пористые листы разделены вторым промежутком, который меньше, чем первый промежуток.

Используемый в настоящем документе термин «капиллярное тело» относится к компоненту нагревательного узла, который выполнен с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата к электрическому нагревателю за счет капиллярного действия. Капиллярное тело может быть изготовлено из капиллярного материала. Капиллярный материал представляет собой материал, который активно переносит жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с тонкими каналами. Волокна или нити могут быть в целом выровнены для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата в направлении генерирующего аэрозоль элемента. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество тонких каналов или трубок, через которые обеспечивается возможность переноса жидкого образующий аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волокнистый материал, выполненный, например, из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата через капиллярный носитель за счет капиллярного действия.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен картридж для использования в генерирующей аэрозоль системе, содержащий часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата; и нагревательный узел согласно первому аспекту настоящего изобретения.

Картридж может содержать кожух, имеющий соединительный конец и мундштучный конец, удаленный от соединительного конца, причем соединительный конец выполнен с возможностью соединения с управляющим корпусом генерирующей аэрозоль системы. Указанный кожух может образовывать часть для хранения жидкости. Электрическая мощность может подаваться на нагревательный узел от присоединенного управляющего корпуса через соединительный конец кожуха. Картридж может иметь впускное отверстие для воздуха. Мундштучный конец может иметь отверстие на мундштучном конце, сообщающееся по текучей среде с впускным отверстием для воздуха. Картридж может иметь канал для потока воздуха, проходящий между впускным отверстием для воздуха и отверстием на мундштучном конце.

Кожух может быть удлиненным. Кожух может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Указанный материал может быть легким и нехрупким. Кожух может содержать любые из признаков кожуха, описанных в отношении первого аспекта изобретения.

Картридж может содержать съемный мундштук, через который обеспечивается возможность втягивания аэрозоля пользователем. Съемный мундштук может покрывать отверстие на мундштучном конце. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен таким образом, чтобы пользователь имел возможность осуществления затяжки непосредственно через отверстие на мундштучном конце.

Часть для хранения жидкости в картридже может быть выполнена с возможностью повторной заправки жидким образующим аэрозоль субстратом. В качестве альтернативы, картридж может быть выполнен с возможностью утилизации в случае израсходования жидкого образующего аэрозоль субстрата в отделении для хранения.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая: генерирующее аэрозоль устройство; и картридж согласно второму аспекту настоящего изобретения, разъемно соединенный с генерирующим аэрозоль устройством, причем это генерирующее аэрозоль устройство содержит источник питания для электрического нагревателя.

Устройство может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей мощности от источника питания на генерирующий аэрозоль элемент. Схема управления может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микроконтроллер. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на генерирующий аэрозоль элемент. Мощность может подаваться на генерирующий аэрозоль элемент непрерывно после активации системы, или она может подаваться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на генерирующий аэрозоль элемент в виде импульсов электрического тока.

Генерирующий аэрозоль элемент может содержать независимый источник питания. Генерирующая аэрозоль система может содержать первый источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на схему управления, и второй источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на генерирующий аэрозоль элемент.

Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой литиевую батарею, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов использования; например источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций распылительного узла.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой удерживаемую рукой генерирующую аэрозоль систему, выполненную таким образом, чтобы пользователь имел возможность всасывания на мундштуке для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.

Хотя система согласно изобретению была описана как содержащая картридж и управляющий корпус, возможна реализация настоящего изобретения в однокомпонентной системе.

Картридж или генерирующая аэрозоль система в любом из аспектов настоящего изобретения могут содержать детектор затяжки, имеющий связь со схемой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжки через канал воздушного потока.

Картридж или генерирующая аэрозоль система в любом из аспектов настоящего изобретения могут содержать датчик температуры, имеющий связь со схемой управления. Картридж, управляющий корпус или генерирующая аэрозоль система могут содержать пользовательское средство ввода, такое как переключатель или кнопка. Пользовательское средство ввода может обеспечивать для пользователя возможность включения и выключения системы.

Картридж или генерирующая аэрозоль система также могут содержать средства индикации для указания пользователю определяемого количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости. Схема управления может быть выполнена с возможностью активации средств индикации после определения количества жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости.

Средства индикации могут включать одно или более из следующего: световые индикаторы, такие как светодиоды, дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей, звуковые средства индикации, такие как динамик или зуммер, и вибрационные средства. Схема управления может быть выполнена с возможностью одного или более из следующего: зажигания световых индикаторов, отображения количества на дисплее, эмиссии звуков через динамик или зуммер и сообщения вибрации вибрационному средству.

Признаки одного аспекта настоящего изобретения могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения.

Используемый в настоящем документе термин «капиллярное тело» относится к компоненту нагревательного узла, который выполнен с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата к электрическому нагревателю за счет капиллярного действия.

Используемый в настоящем документе термин «электропроводный материал» обозначает материал, имеющий удельное сопротивление 1×10^-2 Ом⋅м или менее.

Используемый в настоящем документе термины «теплоизолирующий материал» и «теплоизоляционный материал» относятся к материалу, имеющему удельную теплопроводность менее чем 100 Вт/м⋅К, предпочтительно менее чем 40 Вт/м⋅К, или менее чем 10 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса по Цельсию и относительной влажности 50%.

Используемый в настоящем документе термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию аэрозоля.

Используемый в настоящем документе термин «жидкий образующий аэрозоль субстрат» относится к образующему аэрозоль субстрату, который присутствует в жидкой форме, а не в твердой форме. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть по меньшей мере частично поглощен средством для удержания жидкости. Жидкий образующий аэрозоль субстрат включает образующий аэрозоль субстрат в форме геля.

Используемый в настоящем документе термин «носитель для удержания жидкости» относится к компоненту, способному удерживать с возможностью выделения жидкий образующий аэрозоль субстрат. Носитель для удержания жидкости может представлять собой или содержать пористый или волокнистый материал, абсорбирующий или иным образом удерживающий жидкий образующий аэрозоль субстрат, с которым он приводится в контакт, при одновременном обеспечении возможности выделения жидкого образующего аэрозоль субстрата в результате испарения.

Используемый в настоящем документе термины «раньше по потоку» и «дальше по потоку» используются для описания относительных положений элементов или частей элементов нагревательного узла, картриджа или генерирующей аэрозоль системы относительно направления, в котором воздух втягивается через систему во время ее использования.

Используемый в настоящем документе термин «продольный» используется для описания направления между расположенным раньше по потоку концом и расположенным дальше по потоку концом нагревательного узла, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. Применительно к нагревательному узлу термин «поперечный» относится к направлению, параллельному плоскости пористого листа или листов, в то время как термин «перпендикулярный» относится к направлению, перпендикулярному плоскости пористого листа или листов.

Используемый в настоящем документе термин «диаметр» используется для описания максимального размера нагревательного узла, картриджа или системы или их компонентов в поперечном направлении нагревательного узла, картриджа или системы. Используемый в настоящем документе термин «длина» используется для описания максимального размера в продольном направлении.

Используемое в настоящем документе выражение «разъемно соединенный» означает, что два или более компонентов системы, таких как картридж и генерирующее аэрозоль устройство, могут быть соединены и разъединены друг с другом без существенного повреждения какого-либо компонента.

Используемое в настоящем документе выражение «по существу плоский» предпочтительно означает выполненный в одной плоскости и, например, не обернутый вокруг чего-либо или иным образом не приспособленный для соответствия криволинейной или другой неплоской форме. Плоский электрический нагреватель обеспечивает возможность легкого манипулирования им во время изготовления, а также обеспечивает надежную конструкцию.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны подробно лишь на примерах со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг. 1 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 2 показан увеличенный вид части картриджа, показанного на Фиг. 1;

на Фиг. 3А показан нагревательный узел согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, в закрытом состоянии;

на Фиг. 3B показан нагревательный узел согласно второму варианту осуществления, в открытом состоянии;

на Фиг. 4А показан нагревательный узел согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в закрытом состоянии; и

на Фиг. 4B показан нагревательный узел согласно третьему варианту осуществления, в открытом состоянии.

На Фиг. 1 показан схематический вид генерирующей аэрозоль системы 10, содержащей картридж 20 и генерирующее аэрозоль устройство 40, которые соединены вместе. Устройство содержит источник 41 питания в виде батареи и схему 42 управления, соединенную с источником 41 питания.

Узел 20 картриджа содержит кожух 22, который образует мундштук для системы. Внутри кожуха находится емкость 24 для хранения, удерживающая жидкий образующий аэрозоль субстрат 26. Смежно с открытым концом емкости 24 для хранения жидкости расположено капиллярное тело 27. Смежно с внешней поверхностью капиллярного тела 27 расположен электрический нагреватель 30 таким образом, что капиллярное тело 27 имеет возможность переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата 26 из емкости 26 для хранения жидкости к электрическому нагревателю 30. Капиллярное тело 27 и электрический нагреватель 30 вместе образуют по меньшей мере участок нагревательного узла 31.

Электрический нагреватель 30 расположен также смежно с каналом для потока воздуха в картридже 20. Канал для потока воздуха обозначен изогнутой стрелкой на Фиг. 1. Канал для потока воздуха проходит от впускного отверстия 28a для воздуха до отверстия 28b на мундштучном конце в кожухе 22 картриджа.

При соединении картриджа 20 с генерирующим аэрозоль устройством 40, как показано на Фиг. 1, электрический нагреватель 30 электрически соединяется с источником 41 питания. Следовательно, устройство 40 функционирует таким образом, чтобы подавать электрическую мощность на электрический нагреватель 30 в картридже 20 с целью испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Испаренный образующий аэрозоль субстрат вовлекается в поток воздуха через систему, создаваемый в результате осуществления пользователем затяжки на мундштучном конце картриджа 20. Испаренный образующий аэрозоль субстрат охлаждается в указанном потоке воздуха с образованием аэрозоля перед втягиванием в рот пользователя.

На Фиг. 2 показан увеличенный вид части картриджа, показанного на Фиг. 1. Эта часть образует по меньшей мере участок нагревательного узла 31. Как показано на Фиг. 2, электрический нагреватель содержит пористый лист 33 из электропроводящего материала. Лист 33 профилирован с образованием множества углублений 34 на его нижней поверхности 35. Углубления 34 выполнены с возможностью удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия. Как показано на Фиг. 2, по меньшей мере участок каждого из указанного множества углублений 34 расположен на расстоянии от внешней поверхности 27a капиллярного тела 27 в перпендикулярном направлении. В варианте осуществления по Фиг. 2 пористый лист 33 гофрирован с образованием множества углублений 34. Хотя на Фиг. 32 это не показано, нижняя поверхность 35 пористого листа 33 оснащена капиллярным покрытием.

Пористый лист 33 оснащен множеством отверстий 36, которые расположены по одному в самых глубоких точках соответствующих углублений. Отверстия 36 выполнены с таким размером, что обеспечивается возможность прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата от нижней поверхности 35 пористого листа 33 к внешней поверхности 37 пористого листа 33.

На Фиг. 3А показан нагревательный узел 331 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Нагревательный узел 331 содержит первый пористый лист 333, который соответствует пористому листу 33 в варианте осуществления по Фиг. 2. Иначе говоря, первый пористый лист 333 профилирован с образованием множества углублений 334 на его нижней поверхности 335. Углубления 334 выполнены с возможностью удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия. Первый пористый лист 333 оснащен множеством отверстий 336, которые расположены по одному в самых глубоких точках соответствующих углублений. Отверстия 336 выполнены с таким размером, что обеспечивается возможность прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата от нижней поверхности 335 первого пористого листа 333 до верхней поверхности 337 первого пористого листа 333.

Нагревательный узел 331 также содержит второй пористый лист 353, расположенный между первым пористым листом 333 и капиллярным телом 27. Второй пористый лист 353 профилирован с образованием множества углублений 354 на его нижней поверхности 355. Углубления 354 выполнены с возможностью удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия. Второй пористый лист 353 оснащен множеством отверстий 356, которые расположены по одному в самых глубоких точках соответствующих углублений. Отверстия 356 выполнены с таким размером, что обеспечивается возможность прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата от нижней поверхности 355 второго пористого листа 353 до внешней поверхности 357 второго пористого листа 353.

Первый и второй пористые листы 333, 353 расположены таким образом, что множество отверстий 336 первого пористого листа 333 смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий 356 второго пористого листа 353. Первый и второй пористые листы 333, 353 также выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга из закрытого положения, в котором множество отверстий 356 второго пористого листа 353 закрыты сплошной областью первого пористого листа 333, в открытое положение, в котором по меньшей мере часть первого пористого листа 333 и второго пористого листа 353 разделены промежутком 370. Это может быть лучше всего понято при рассмотрении Фиг. 3A и 3B, на которых показано закрытое и открытое положение соответственно.

В закрытом положении обеспечивается возможность предотвращения прохождения жидкости от капиллярного тела 27 до верхней поверхности 337 первого пористого листа 333, поскольку отверстия 356 второго пористого листа 353 закрыты сплошной областью первого пористого листа 333. Однако при нахождении листов 333, 353 в открытом положении обеспечивается возможность прохождения жидкости из капиллярного тела 27 через отверстия 336, 256 каждого листа на верхнюю поверхность 337 первого пористого листа 333.

В варианте осуществления по Фиг. 3A и Фиг. 3B первый пористый лист 333 электрически соединен с источником 41 питания, так что он (лист) может использоваться для нагрева и испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Второй пористый лист 333 выполнен из теплоизоляционного материала, поскольку это обеспечивает возможность содействия дополнительной концентрации тепла, генерируемого первым пористым листом, на жидкости, удерживаемой между первым и вторым пористыми листами, в то время как капиллярное тело изолировано от первого пористого листа вторым пористым листом. Таким образом обеспечивается возможность дополнительного снижения мощности, необходимой для испарения образующей аэрозоль жидкости, и, следовательно, возможность снижения передачи тепла жидкости, абсорбированной в капиллярном теле.

На Фиг. 4А и 4В показан нагревательный узел 431 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Нагревательный узел 431 по Фиг. 4A и 4B схож с нагревательным узлом 331 по Фиг. 3A и 3B в том, что он содержит первый и второй пористые листы 333, 353, которые выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга. Однако нагревательный узел 431 по Фиг. 4A и 4B также содержит третий пористый лист 463, который расположен параллельно между первым и вторым пористыми листами 333, 353.

Третий пористый лист 463 профилирован с образованием множества углублений 464 на его нижней поверхности 465. Углубления 464 выполнены с возможностью удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия. Третий пористый лист 463 оснащен множеством отверстий 466, которые расположены по одному в самых глубоких точках соответствующих углублений. Отверстия 466 выполнены с таким размером, что обеспечивается возможность прохождения жидкого образующего аэрозоль субстрата от нижней поверхности 465 третьего пористого листа 463 до внешней поверхности 467 третьего пористого листа 463.

Второй и третий пористые листы 353, 463 расположены таким образом, что множество отверстий 356 второго пористого листа 353 смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий 466 третьего пористого листа 463. Третий пористый лист 463 и второй пористый лист 353 также выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга между закрытым положением, в котором множество отверстий 356 второго пористого листа 353 закрыто сплошной областью третьего пористого листа 463, и открытым положением, в котором по меньшей мере часть второго и третьего пористых листов 353, 463 разделены промежутком 470. Это может быть лучше всего понято при рассмотрении обеих Фиг. 4A и 4B, на которых показаны закрытое и открытое положения соответственно.

Как дополнительно показано на Фиг. 4A и 4B, первый пористый лист 333 также выполнен с возможностью перемещения относительно третьего пористого листа 463 в перпендикулярном направлении между: первым положением, в котором по меньшей мере часть первого и третьего пористых листов 333, 463 разделены первым промежутком 480; и вторым положением, в котором первый и третий пористые листы 333, 463 разделены вторым промежутком 490, который меньше, чем первый промежуток 480. Это может быть лучше всего понято при рассмотрении обеих Фиг. 4A и 4B, на которых показаны первый и второй промежутки 480, 490 соответственно.

Несмотря на то, что на Фиг. 4A и 4B показано такое перемещение, которое происходит одновременно с относительным перемещением второго и третьего листов 353, 463 между открытым и закрытым положениями, следует понимать, что первый и третий листы 333, 463 могут перемещаться относительно друг друга независимо от относительного перемещения второго и третьего листов 353, 463. Иначе говоря, первый пористый лист 333 может быть перемещен относительно третьего пористого листа 463 в то время, когда второй и третий пористые листы 353, 463 остаются в закрытом положении.

Благодаря такой компоновке по Фиг. 4A и 4B, обеспечивается возможность перемещения первого пористого листа 333 в направлении третьего пористого листа 463 во время использования для постепенного нагрева жидкости, удерживаемой между первым и третьим пористыми листами 333, 463. Это обеспечивает возможность повышения эффективности нагрева. Благодаря расположению первого пористого листа 333 с возможностью перемещения между первым и вторым положениями в то время, когда третий пористый лист 463 находится в закрытом положении, обеспечивается возможность нагрева первым пористым листом 333 заданного количества жидкости, захваченной между первым и третьим пористыми листами 333, 463. Помимо повышения эффективности нагрева, это обеспечивает возможность содействия достижению более устойчивых свойств аэрозоля от затяжки к затяжке.

Нагревательный узел для использования в генерирующей аэрозоль системе (10), имеющий часть (24) для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата (26), причем нагревательный узел содержит электрический нагреватель (30) для нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата с образованием аэрозоля и капиллярное тело (27) для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости генерирующей аэрозоль системы к электрическому нагревателю. Электрический нагреватель (30) расположен на внешней поверхности капиллярного тела и содержит нагревательный слой, содержащий пористый лист (33) из электропроводящего материала. Пористый лист (33) профилирован с образованием множества углублений (34) на его нижней поверхности (35) для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия, причем по меньшей мере участок каждого из множества углублений (34) расположен на расстоянии от внешней поверхности (27а) капиллярного тела в перпендикулярном направлении. 3 н. и 12 з.п. ф-лы.

1. Нагревательный узел для использования в генерирующей аэрозоль системе, имеющей часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата, при этом указанный нагревательный узел содержит:

электрический нагреватель для нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата для образования аэрозоля и

капиллярное тело для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости в генерирующей аэрозоль системе к электрическому нагревателю,

причем электрический нагреватель расположен на внешней поверхности капиллярного тела и содержит нагревательный слой, содержащий пористый лист электропроводящего материала, и

при этом указанный пористый лист подвергнут тиснению с образованием множества углублений на его нижней поверхности для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата за счет капиллярного действия и множества соответствующих приподнятых частей на его внешней поверхности, причем по меньшей мере часть каждого из указанного множества углублений расположена на расстоянии от внешней поверхности капиллярного тела в перпендикулярном направлении.

2. Нагревательный узел по п. 1, в котором пористый лист является гофрированным.

3. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором пористый лист содержит множество отверстий.

4. Нагреватель по п. 3, в котором указанное множество отверстий содержит первую группу отверстий, расположенную в первой области пористого листа, и вторую группу отверстий, расположенную во второй области пористого листа, причем средний размер отверстий первой группы отверстий отличается от среднего размера отверстий второй группы отверстий.

5. Нагревательный узел по п. 3 или 4, в котором указанное множество отверстий расположено таким образом, что каждое из указанного множества углублений на виде в сечении имеет одно отверстие, расположенное в самой глубокой точке углубления или вблизи нее.

6. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором пористый лист содержит капиллярное пористое покрытие на его нижней поверхности.

7. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором пористый лист представляет собой первый пористый лист, причем электрический нагреватель также содержит второй пористый лист, который расположен параллельно первому пористому листу между первым пористым листом и капиллярным телом.

8. Нагревательный узел по п. 7, в котором каждый из первого и второго пористых листов содержит множество отверстий, причем множество отверстий первого пористого листа смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий второго пористого листа, и первый и второй пористые листы выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга из закрытого положения, в котором указанное множество отверстий одного или обоих из первого и второго пористых листов закрыты сплошной областью другого из первого и второго пористых листов, в открытое положение, в котором по меньшей мере часть первого пористого листа и второго пористого листа разделены промежутком.

9. Нагревательный узел по п. 8, в котором первый пористый лист и второй пористый лист выполнены из разных материалов, имеющих разные коэффициенты теплового расширения, так что один или оба из первого и второго пористых листов выполнены с возможностью автоматически деформироваться с переходом из закрытого положения в открытое положение при нагреве.

10. Нагревательный узел по п. 8 или 9, также содержащий исполнительный элемент для выборочного перемещения одного или обоих из первого и второго пористых листов между закрытым и открытым положениями.

11. Нагревательный узел по любому из пп. 7-10, в котором электрический нагреватель также содержит третий пористый лист, который расположен параллельно первому и второму пористым листам и между ними.

12. Нагревательный узел по п. 11, в котором каждый из второго и третьего пористых листов содержит множество отверстий, причем множество отверстий второго пористого листа смещены в поперечном направлении относительно множества отверстий третьего пористого листа, и третий пористый лист выполнен с возможностью перемещения из закрытого положения, в котором указанное множество отверстий второго пористого листа закрыты сплошной областью третьего пористого листа, в открытое положение, в котором по меньшей мере часть второго и третьего пористых листов расположены на расстоянии друг от друга.

13. Нагревательный узел по п. 12, в котором при нахождении третьего пористого листа в закрытом положении первый пористый лист выполнен с возможностью перемещения в перпендикулярном направлении из первого положения, в котором по меньшей мере часть первого и третьего пористых листов разделены первым промежутком, во второе положение, в котором первый и третий пористые листы разделены вторым промежутком, который меньше, чем первый промежуток.

14. Картридж для использования в генерирующей аэрозоль системе, содержащий часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата, и нагревательный узел по любому из пп. 1-13.

15. Генерирующая аэрозоль система, содержащая:

генерирующее аэрозоль устройство и

картридж по п. 14,

причем картридж разъемно соединен с генерирующим аэрозоль устройством, а генерирующее аэрозоль устройство содержит источник питания для нагревательного узла.