Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, для применения в потреблении курительного изделия. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит чистящий блок для нагревательного элемента. Настоящее изобретение также относится к способу чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, и к способу изготовления такого устройства, генерирующего аэрозоль.
Из уровня техники известны курительные изделия, в которых субстрат, образующий аэрозоль, такой как субстрат, содержащий табак, нагревается, а не сгорает. Задача таких нагреваемых курительных изделий состоит в уменьшении количества известных вредных компонентов дыма, образующихся в результате горения и пиролитического разложения табака в обычных сигаретах. Как правило, в таких нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от источника тепла на физически отделенный субстрат или материал, образующий аэрозоль, который может быть расположен внутри, вокруг или дальше по ходу потока относительно источника тепла. Во время курения летучие соединения высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, в результате передачи тепла от источника тепла и увлекаются в воздух, втягиваемый через курительное изделие. По мере охлаждения выделяющихся соединений они конденсируются с образованием аэрозоля, который вдыхается потребителем.
Обычно курительные изделия для использования с устройствами, генерирующими аэрозоль, содержат субстрат, образующий аэрозоль, который собран, часто с другими элементами или компонентами, в виде палочки-стика. Как правило, такой стик выполнен в форме и с размером, предусматривающими вставку в устройство, генерирующее аэрозоль, которое содержит нагревательный элемент для нагревания субстрата, образующего аэрозоль.
В устройстве, генерирующем аэрозоль, генерирование аэрозоля происходит, когда на субстрат, образующий аэрозоль, воздействует активный нагревательный элемент. Субстрат, образующий аэрозоль, состоит из сложных органических соединений. Когда этот субстрат, образующий аэрозоль, генерирует аэрозоль при нагревании, нелетучие органические остатки из субстрата, образующего аэрозоль, остаются и накапливаются на поверхности нагревательного элемента. Эти органические остатки, накапливающиеся на нагревательном элементе, со временем могут действовать как теплостойкий слой. Образование этого теплостойкого слоя отрицательно влияет на генерирование аэрозоля, повышая энергозатраты и потребление энергии.
В настоящее время для чистки нагревательного элемента используют такие методы как пиролиз и другие процедуры, например, ультразвуковую чистку или чистку вручную, такую как чистка щеткой. Например, пиролиз описан в EP2797444 (A1). В этом документе описан способ применения устройства, генерирующего аэрозоль, который включает этапы приведения нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, в контакт с субстратом, образующим аэрозоль, повышения температуры нагревательного элемента до первой температуры для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, в достаточной мере для образования аэрозоля, отведения нагревательного элемента из контакта с субстратом, образующим аэрозоль, и нагревания нагревательного элемента до второй температуры, которая выше первой температуры, для термического высвобождения органических материалов, адгезированных/прилипших или отложившихся на нагревательном элементе. Один из вариантов реализации устройства, генерирующего аэрозоль, содержит нагревательный элемент, соединенный с контроллером для нагревания нагревательного элемента до первой температуры и до второй температуры.
Некоторые из известных в уровне техники способов очистки потребляют относительно большие количества электрической энергии, в результате чего, например, батарея устройства, генерирующего аэрозоль, истощается быстрее. Кроме того, в некоторых случаях при износе батареи может требоваться отправка устройства, генерирующего аэрозоль, в авторизованный сервисный центр. Эти методы делают весь процесс чистки затратным и требующим времени. С другой стороны, некоторые пользователи устройств, генерирующих аэрозоль, чистят нагревательный элемент независимо с использованием неподходящих щеток или с использованием не одобренных химических реагентов. Такие действия могут привести к повреждению нагревательного элемента, приводящему его в негодность.
Можно подытожить, что эффективное удаление органических остатков на нагревательном элементе генератора аэрозоля с использованием существующих методов требует относительно больших количеств энергии и является времязатратным.
Соответственно, может существовать потребность в обеспечении альтернативного устройства, генерирующего аэрозоль, с чистящим блоком для его нагревательного элемента.
Задача настоящего изобретения решена посредством решений, охарактеризованных в независимых пунктах формулы изобретения, где дополнительные варианты реализации включены в зависимые пункты. Следует отметить, что аспекты изобретения, описанные далее, относятся к устройству, генерирующему аэрозоль, способу чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, и способу изготовления устройства, генерирующего аэрозоль.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент и чистящий блок.
Нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля.
Чистящий блок расположен с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента. Чистящий блок содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент.
Пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением можно применять в качестве устройства, генерирующего аэрозоль, со встроенным чистящим узлом для чистки накапливающихся органических остатков на нагревательном элементе с использованием холодной плазмы. Нагревательный элемент и чистящий блок могут быть размещены внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может использовать холодную плазму для удаления органических остатков с использованием чистящего пьезоэлектрического узла. Другими словами, настоящее изобретение может относиться к плазменному чистящему устройству для чистки нагревательного элемента, используемого в устройстве, генерирующем аэрозоль. Пьезоэлектрический элемент может использоваться для генерирования холодной плазмы для чистки нагревательного элемента от органических остатков. В процессе чистки в устройстве, генерирующем аэрозоль, отсутствуют расходные материалы или изделие, генерирующее аэрозоль.
В отличие от традиционного устройства, генерирующего аэрозоль, с чистящими блоками, настоящее устройство, генерирующее аэрозоль, проще в обращении. За счет пьезоэлектрического элемента и использования холодной плазмы чистку можно осуществлять в обычных условиях. За счет расположения пьезоэлектрического элемента чистку нагревательного элемента можно осуществлять внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство может быть выполнено таким образом, что не будет необходимости разбирать устройство, и срок службы батареи может быть увеличен. Устройство, генерирующее аэрозоль, чистящий элемент и нагревательный элемент могут иметь маленькие размеры, которые легко могут быть интегрированы в существующие устройства.
Срок службы и эффективность нагревательного элемента и соответственно, устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть увеличены. Устройство, генерирующее аэрозоль, может потреблять меньше энергии. Кроме того, чистка может занимать меньше времени. Кроме того, указанное устройство, генерирующее аэрозоль, может быть менее дорогим.
Чистка нагревательного элемента может быть лучше. Она может быть более эффективной за счет эффекта «отрыва» струй ионного ветра и разрушения молекул. Холодная плазма может минимизировать повреждающее влияние на нагревательный элемент или пользователя устройства, генерирующего аэрозоль. Пьезоэлектрический элемент, используемый в устройстве, генерирующем аэрозоль, не создает высокочастотного излучения, или высокого напряжения, или прямого переноса заряда, в отличие от обычной плазмы дугового разряда. Он работает при низкой температуре. Соответственно, не будет никаких дополнительных связанных с безопасностью затруднений в отношении его применения или коммерческого изготовления.
Функционирование чистящего блока устройства, генерирующего аэрозоль, можно понять следующим образом: На воздействие электрического напряжения пьезоэлектрический элемент чистящего блока может отвечать возникновением механических колебаний, предпочтительно высокочастотных механических колебаний. Механические колебания диэлектрического материала внутри пьезоэлектрического элемента могут создавать электрическое поле, порождающее ионизованный газ или газ ионизации вблизи него. Ионизованный газ может образовывать холодную плазму в форме струй ионного ветра. Холодная плазма, генерируемая прямым пьезоэлектрическим разрядом, может поддерживаться при 75 градусах Цельсия или ниже, предпочтительно при 50 градусах Цельсия или ниже. Генерируемая холодная плазма может иметь температуру в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия или предпочтительно от 17 до 50 градусов Цельсия. Холодная плазма может взаимодействовать с органическими остатками на поверхности нагревательного элемента, счищая их с нагревательного элемента. Холодная плазма может разбивать тяжелые органические молекулы остаточных веществ на легкие остаточные вещества и летучие органические молекулы. Легкие остаточные органические химические вещества (такие как углерод) на нагревательном элементе могут окисляться с образованием оксидов (углерода) и водяного пара. Летучие молекулы могут испаряться при комнатной температуре с поверхности нагревательного элемента, оставляя ее в чистом состоянии. Кроме того, легкие органические остаточные химические вещества могут обладать летучестью. То же самое относится остаткам в форме тяжелых органических молекул.
Выражение «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, например, часть курительного изделия. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать один или более компонентов, используемых для подачи энергии от источника питания на субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, и все его компоненты могут быть портативными и мобильным. Оно может иметь размер обычного удерживаемого рукой устройства.
Нагревательный элемент может быть выполнен в разных формах, размерах и количествах. Например, нагревательный элемент может быть выполнен в форме иглы, штифта, стержня или лезвия, которые могут быть вставлены в курительное изделие для контакта с субстратом, образующим аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать более одного нагревательного элемента, и в последующем описании указание на нагревательный элемент означает один или более нагревательных элементов. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать электронную схему, выполненную с возможностью управлять подачей тока на нагревательный элемент для управления его температурой. Устройство, генерирующее аэрозоль может также содержать средство для определения температуры нагревательного элемента.
Чистящий блок содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент. Чистящий блок расположен с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента. Например, пьезоэлектрический элемент может быть установлен внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Это может быть на зарядном блоке для блока питания устройства, генерирующего аэрозоль, или внутри держателя стика (для изделия, генерирующего аэрозоль), или в любом другом подходящем положении.
Пьезоэлектрический элемент может представлять собой пьезотрансформатор. Пьезоэлектрический элемент может иметь разные геометрические формы, например, прямоугольную, полукруглую и спиральную. Пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму вблизи поверхности нагревательного элемента. Холодная плазма выполнена с возможностью взаимодействовать с поверхностью нагревательного элемента для чистки поверхности. «Вблизи» можно понимать в том смысле, что генерируемая холодная плазма касается поверхности нагревательного элемента. В частности, поток газа из ионов и свободных электронов, образующих холодную плазму, контактирует с поверхностью нагревательного элемента, и ионы и электроны ударяются о поверхность нагревательного элемента. Соответственно, пьезоэлектрический элемент может быть расположен близко, смежно или рядом с поверхностью нагревательного элемента. Расстояние между пьезоэлектрическим элементом и поверхностью нагревательного элемента должно быть как можно меньше, например, 2 мм и меньше, предпочтительно 1 мм и меньше, и более предпочтительно 0,5 мм и меньше.
Под холодной плазмой понимают газ из ионов и свободных электронов. Холодная плазма или нетепловая плазма не находится в термодинамическом равновесии и может содержать ионы (и нейтрально заряженные частицы) при низкой температуре (75 градусов Цельсия или ниже, предпочтительно 50 градусов Цельсия или ниже, в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия или от 17 до 50 градусов Цельсия), в то время как температура электронов выше.
«Чистку» можно понимать как уменьшение, удаление, освобождение и/или сведение к нулю количества нежелательных веществ на поверхности нагревательного элемента. Нежелательные вещества могут представлять собой остатки, образующиеся в результате нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Это могут быть нелетучие органические остатки и, в частности, соединения углерода, которые остаются и накапливаются на поверхности нагревательного элемента.
Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при атмосферном давлении. Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен с возможностью генерировать холодную плазму в окружающем воздухе. Как следствие, устройство, генерирующее аэрозоль, является простым в обращении. Отсутствует необходимость применения систем высокого давления, высокого напряжения и т.п. Кроме того, нет необходимости в дополнительных мерах предосторожности при его использовании или изготовлении.
Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при температуре в диапазоне 75 градусов Цельсия или ниже, предпочтительно 50 градусов Цельсия или ниже. Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия. Пьезоэлектрический элемент может быть выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при температуре в диапазоне от 17 до 50 градусов Цельсия. В одном из примеров пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при комнатной температуре (например, от 17 до 25 градусов Цельсия). Соответственно, такое устройство, генерирующее аэрозоль, потребляет меньшей энергии, чем традиционное устройство, и является простым в обращении. Нет необходимости обеспечивать высокие температуры или работать с ними, что делает применение и изготовление более безопасным.
Пьезоэлектрический элемент может содержать пьезоэлектрический кристалл. Пьезоэлектрический элемент может состоять из цирконата-титаната свинца. Пьезоэлектрический элемент может состоять либо из цирконата-титаната свинца, либо из смеси цирконата свинца и титаната свинца (Pb (ZrxTi1−x) O3 (PZT)) и титанатов бария (BaTiO3 (BTO)). Пьезоэлектрический элемент может иметь защитный керамический слой. Защитный керамический слой может обеспечивать минимальный срок хранения пьезоэлектрического элемента, составляющий, например, три года. Эти материалы очень эффективны и в то же время хороши в изготовлении.
Размеры пьезоэлектрического элемента или пьезоэлектрического кристалла могут лежать в диапазоне от 0,5 миллиметра до 0,9 миллиметра в толщину. Размеры пьезоэлектрического элемента или пьезоэлектрического кристалла могут лежать в диапазоне от 0,5 миллиметра до 0,9 миллиметра в ширину. Размеры пьезоэлектрического элемента или пьезоэлектрического кристалла могут лежать в диапазоне от 0,5 до 4 сантиметров в длину. Эти размеры могут позволить получить удобное маленькое легкое и удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль.
Пьезоэлектрический элемент может иметь первый конец или участок и второй конец или участок, противоположный первому концу. Пьезоэлектрический элемент может представлять собой, например, кубоид с продольным направлением. Пьезоэлектрический элемент может представлять собой параллелепипед или трапецоид. Каждая пара смежных граней пьезоэлектрического элемента может образовывать прямой угол. Смежные грани пьезоэлектрического элемента также могут образовывать угол, отличный от 90 градусов. Первый конец может быть противоположен второму концу относительно продольного направления кубоида.
Чистящий блок может содержать по меньшей мере два электрода, и первый конец пьезоэлектрического элемента расположен между этими электродами. Электрод(ы) может (могут) быть выполнен(ы) из меди, или серебра, или сплава или т.п. Такой вариант реализации пьезоэлектрического элемента и электродов очень просто изготовить.
Чистящий блок может содержать множество пьезоэлектрических элементов и множество электродов. Соответствующие первые концы множества пьезоэлектрических элементов могут быть расположены между соседними электродами в компоновке стопы слоев. Электрод(ы) может (могут) быть выполнен(ы) из меди, или серебра, или сплава или т.п. Такая реализация нескольких пьезоэлектрических элементов и электродов позволяет получить более мощный, но в то же время компактный чистящий блок.
Холодная плазма может образовываться в виде струй ионного ветра при достижении некоторой напряженности электрического поля на поверхности пьезоэлектрического элемента. Прямой пьезоэлектрический разряд с углов, кромок или кончиков пьезоэлектрического элемента может иметь форму холодной плазмы, а именно, струй ионного ветра. Термин «струя ионного ветра» можно понимать как ионный ветер или электрический ветер, и он представляет собой поток воздуха, вызванный электростатическими силами, связанными с коронным разрядом, возникающим на углах, кромках или кончиках, на которые воздействует высокое напряжение относительно земли. Суммарный электрический заряд на проводниках, включая местные распределения заряда, связанного с диполями, полностью локализуется на их внешних поверхностях и имеет тенденцию сильнее концентрироваться вокруг острых углов, кромок или кончиков, чем на плоских поверхностях. Это означает, что электрическое поле, создаваемое зарядами на углах, кромках или кончиках, намного сильнее, чем поле, генерируемое таким же зарядом, локализующимся на большой проводящей оболочке. Когда напряженность электрического поля превосходит то, что называется пробойным градиентом напряжения коронного разряда, оно ионизирует воздух вокруг углов, кромок или кончиков, и в темноте можно видеть слабую фиолетовую струю холодной плазмы на проводящих углах, кромках или кончиках. Ионизация находящихся поблизости молекул воздуха может приводить к генерированию ионизированных молекул воздуха, обладающих такой же полярностью, что и заряженные углы, кромки или кончики. Соответственно, углы, кромки или кончики могут отталкивать облако ионов с таким же зарядом, и облако ионов сразу расширяется за счет отталкивания между самими ионами. Отталкивание ионов может создавать электрический «ветер», испускаемый из углов, кромок или кончиков.
Формой струй ионного ветра можно управлять, используя различные формы пьезоэлектрического элемента. Второй конец пьезоэлектрического элемента может иметь прямоугольную форму с по меньшей мере двумя углами на этом конце для генерирования холодной плазмы в виде струй ионного ветра прямого разряда в плоскости, перпендикулярной передней линии, соединяющей два угла пьезоэлектрического элемента. Пьезоэлектрический элемент может иметь прямоугольную форму с четырьмя углами на внешней кромке пьезоэлектрического элемента, благодаря чему струи ионного ветра прямого разряда создаются перпендикулярно передней грани пьезоэлектрического элемента. Такая форма пьезоэлектрического элемента и струй ионного ветра создает возможность для чистки большой области на нагревательном элементе.
Второй конец пьезоэлектрического элемента может иметь выступ для генерирования холодной плазмы в виде точечной струи ионного ветра в том же направлении, что и выступ. Холодная плазма может генерироваться в виде точечной струи ионного ветра в плоскости, по существу перпендикулярной выступу пьезоэлектрического элемента. Пьезоэлектрический элемент может иметь острое окончание или кончик, который может создавать в одной точке множество струй ионного ветра в направлении, нормальном к кончику пьезоэлектрического элемента. Такая форма пьезоэлектрического элемента и струй ионного ветра дает возможность получения сфокусированного пятна на нагревательном элементе для очень интенсивной чистки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать блок питания, выполненный с возможностью подавать питание на нагревательный элемент и чистящий блок. Предпочтительно этот блок питания является единственным источником питания устройства, генерирующего аэрозоль. Другими словами, нет двух разных блоков питания для нагревательного элемента и чистящего блока. Например, блок питания может представлять собой или содержать (перезаряжаемую) батарею. Это позволяет устранить потребность во втором источнике питания, который увеличил бы вес, объем и стоимость.
Существует много способов активации чистки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать управляемую пользователем кнопку для активации чистящего блока. Для обеспечения чистки нажатие кнопки на устройстве, генерирующем аэрозоль, приведет к активации функции чистки чистящего блока. В результате пользователь может решить, что нагревательный элемент нуждается в чистке, и запустить чистку.
В альтернативном варианте осуществления или дополнительно к кнопке устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать блок управления. Блок управления может представлять собой процессор.
Блок управления может автоматически активировать чистящий блок с заданными интервалами или при заданных событиях. Функция чистки может автоматически активироваться после, например, каждого сеанса, что обеспечит, что нагревательный элемент будет оставаться полностью эффективным и гигиеничным до следующего сеанса. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для записи количества потребленных пользователем курительных изделий, и блок управления может автоматически запускать чистку после потребления заданного количества курительных изделий. Заданное число потребленных курительных изделий может составлять, например, два, пять или 10. Средство для записи количества потребленных курительных изделий может представлять собой процессор, считающий, например, количество событий нагревания.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для обнаружения того, что нагревательный элемент отводят из контакта с субстратом, образующим аэрозоль, например, того, что курительное изделие извлекают из устройства. При обнаружении такого события блок управления может запустить чистку. Средство для определения того, что субстрат, образующий аэрозоль, извлечен, может представлять собой, например, катушку индуктивности, датчик субстрата, образующего аэрозоль, физический переключатель, выполненный с возможностью нажатия субстратом, образующим аэрозоль, и/или что-то подобное.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для обнаружения того, что батарея устройства, генерирующего аэрозоль, заряжена. При обнаружении такого события блок управления может запустить чистку. Средство для обнаружения того, что батарея устройства, генерирующего аэрозоль, заряжена, может представлять собой, например, электронную схему.
Блок управления можно комбинировать с одним, несколькими или всеми из средств, объяснения по которым представлены выше. Специалист в данной области легко поймет, как реализовать эти средства.
Существует много примеров расположения компонентов устройства, генерирующего аэрозоль.
В одном случае, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать зарядный блок для получения питания для блока питания устройства, генерирующего аэрозоль. Зарядный блок может содержать отсек для зарядки стика, верхний или свободный конец которого содержит отверстие для вставки держателя стика, удерживающего изделие, генерирующее аэрозоль, или стик. Зарядный блок может иметь нижний конец, противоположный верхнему концу. Нижний конец может быть физически соединен с устройством, генерирующим аэрозоль. Чистящий блок может быть расположен внутри зарядного блока. Чистящий блок может быть расположен на нижнем конце зарядного блока. Эта компоновка может позволить получить очень маленькое и компактное устройство, генерирующее аэрозоль. После вставки держателя стика в отсек для зарядки стика зарядного блока, чистящий блок, включающий в себя пьезоэлектрический элемент, расположенный на нижнем конце зарядного блока, приходит в контакт с нагревательным блоком. Когда держатель стика вставлен в отсек для зарядки стика, дверца полости устройства, генерирующего аэрозоль, может быть закрыта путем перемещения шарнирного открывающего механизма к отсеку зарядки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью автоматически давать сигнал блоку управления для активации чистящего блока при закрывании дверцы полости.
В другом варианте расположения компонентов устройства, генерирующего аэрозоль, чистящий блок, включающий в себя пьезоэлектрический элемент, может быть расположен внутри держателя стика, удерживающего изделие, генерирующее аэрозоль. В отличие от описанного выше варианта осуществления, тут может не быть зарядного блока. Эта компоновка дает возможность очень простого и элегантного обращения с устройством, генерирующим аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать отводимый чистящий узел, и пьезоэлектрический элемент может представлять собой пьезоэлектрический элемент, выполненный с возможностью отведения. Отводимый чистящий узел может содержать микродвигатель для перемещения пьезоэлектрического элемента, выполненного с возможностью отведения, относительно нагревательного элемента. Микродвигатель может перемещать нагревательный элемент из отведенного положения, более удаленного от нагревательного элемента, в выдвинутое положение, более близкое к нагревательному элементу. Микродвигатель может активироваться кнопкой отведения. Микродвигатель может перемещать нагревательный элемент посредством вала. Когда процесс чистки завершен, микродвигатель может опускать отводимый чистящий узел обратно в отведенное положение.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ чистки нагревательного элемент устройства, генерирующего аэрозоль. Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, включает этапы
- генерирования холодной плазмы посредством пьезоэлектрического элемента, причем холодная плазма чистит поверхность нагревательного элемента.
В отличие от традиционных способов чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, настоящий способ проще реализовать. Чистка нагревательного элемента может осуществляться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Можно избежать необходимости разбирать устройство, генерирующее аэрозоль. Эффективность способа чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, может быть лучше. Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, может требовать меньше энергии и меньше времени. Кроме того, этот способ чистки может быть менее затратным. Результат чистки может быть лучше.
Под чисткой можно понимать взаимодействие с остатками и удаление остатков с поверхности нагревательного элемента.
Пример реализации способа чистки нагревательного элемента может быть следующим: Этап генерирования холодной плазмы включает этапы прикладывания электрического напряжения к первому участку пьезоэлектрического элемента и образования за счет этого холодной плазмы для чистки поверхности нагревательного элемента. Электрическое напряжение может характеризоваться размахом напряжения переменного тока в диапазоне 5-15 Vpp (размах напряжения в В). Потенциал переменного тока может быть приложен к по меньшей мере одному электроду или большему числу электродов. Такие уровни напряжения могут быть весьма умеренными и, соответственно, безопасными для применения.
Электрическое напряжение может вызывать механические колебания пьезоэлектрического элемента. Под колебаниями можно понимать деформации микроскопических размеров, например, в диапазоне меньше микрометра. Механические колебания пьезоэлектрического элемента могут иметь частоту в диапазоне от 10 кГц до 500 кГц. Механические колебания пьезоэлектрического элемента могут зависеть от размеров пьезоэлектрического элемента.
Механические колебания могут распространяться по пьезоэлектрическому элементу, например, от первого участка пьезоэлектрического элемента до второго участка пьезоэлектрического элемента, противоположного первому участку. Механические колебания могут создаваться на первом участке или конце пьезоэлектрического элемента и могут распространяться до противоположного, второго участка или конца пьезоэлектрического элемента вдоль продольного направления пьезоэлектрического элемента. Во втором участке механические колебания могут создавать электрическое поле. Затем ко второму участку пьезоэлектрического элемента может быть приложен электрический потенциал, например, от 3 кВ до 20 кВ. Внешняя кромка второго участка пьезоэлектрического элемента может быть выполнена в металлизированной форме, облегчающей приложение высокого электрического потенциала.
Электрическое поле может создавать ионизированный газ. Ионизированный газ может образовывать холодную плазму для чистки нагревательного элемента. Другими словами, холодная плазма может образовываться в виде струй ионного ветра, когда напряженность электрического поля на поверхности пьезоэлектрического элемента превышает напряженность поля, являющуюся пороговой для ионизации. При превышении прикладываемым к пьезоэлектрическому элементу этого порога, что может произойти очень быстро (например, в течение микросекунд), эти заряды могут создавать прямой пьезоэлектрический разряд с углов и/или кромок пьезоэлектрического элемента в виде холодной плазмы, а именно, струй ионного ветра. Ионизированный газ, а также холодная плазма безопасны при использовании.
Для чистки поверхности нагревательного элемента холодная плазма может разбивать органические молекулы органических остатков на поверхности нагревательного элемента на более легкие и/или летучие органические молекулы. Более легкие органические остатки могут окисляться с образованием оксидов (углерода) и водяного пара. Оксиды (углерода), водяной пар и/или летучие органические молекулы могут испаряться при комнатной температуре с нагревательного элемента. Этот способ чистки может быть очень эффективным и продуктивным.
Холодная плазма может генерироваться при атмосферном давлении. Возможность генерирования холодной плазмы при атмосферном давлении делает устройство, генерирующее аэрозоль, простым в обращении и снимает необходимость в дополнительных мерах предосторожности при его использовании или изготовлении.
Холодная плазма может генерироваться при температуре в диапазоне 75 градусов Цельсия или ниже, предпочтительно 50 градусов Цельсия или ниже. Холодная плазма может генерироваться при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия. Холодная плазма может генерироваться при комнатной температуре (например, от 17 до 25 градусов Цельсия). Использование такой низкой температуры создает условия для низкого потребления энергии и легкости обращения с ней без необходимости каких-либо мер предосторожности.
Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, может включать этап приведения в действие управляемой пользователем кнопки на устройстве, генерирующем аэрозоль, для активации чистящего блока. Это дает возможность запуска этапа чистки вручную пользователем. Например, пользователь может решить, что нагревательный элемент нуждается в чистке, и запустить чистку. Запуск можно осуществить путем нажатия кнопки на устройстве, генерирующем аэрозоль. Предпочтительно чистка прекращается автоматически после заданного или запрограммированного периода времени.
Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, может включать этап автоматической активации чистящего блока с определенными интервалами посредством блока управления. Блок управления может представлять собой процессор. Эта функция чистки обеспечивает поддержание полной эффективности и гигиеничности нагревательного элемента.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль. Способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, включает следующие этапы, не обязательно в этом порядке:
- обеспечение нагревательного элемента для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля,
- обеспечение чистящего блока, содержащего по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент, причем указанный пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента, и
- расположение чистящего блока с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента.
Настоящий способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, характеризуется простотой. Изготовление можно осуществлять быстро, без значительных затрат и/или без повышенной вероятности брака.
Настоящий способ изготовления позволяет производить устройство, генерирующее аэрозоль, со встроенным чистящим блоком, которое является более простым в обращении. Чистка нагревательного элемента может осуществляться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. Чистка может осуществляться в обычных условиях. Может отсутствовать необходимость разбирать устройство, генерирующее аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может потреблять меньше энергии. Кроме того, чистка может занимать меньше времени. Чистка нагревательного элемента может быть лучше.
В данном документе «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, например, часть курительного изделия. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать один или более компонентов, используемых для подачи энергии от источника питания на субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть описано как нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель или нагревательный элемент. Нагреватель предпочтительно используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель, который за счет подачи электропитания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой нагреваемое газом устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя.
В данном документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на подложку или опору путем адсорбции, нанесения покрытия, пропитки или иным способом. Субстрат, образующий аэрозоль, для удобства может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким и может содержать никотин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак, например, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. В предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал, например, формованный табачный лист.
Используемые в данном документе термины «изделие, генерирующее аэрозоль» и «курительное изделие» относятся к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть курительным изделием, которое генерирует аэрозоль, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.
Изделие, генерирующее аэрозоль, необязательно представляет собой нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, который нагревается, а не сжигается, с целью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. В аэрозоле, образующемся в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может содержаться меньше известных вредных составляющих, чем образовывалось бы в результате горения или пиролитического разложения субстрата, образующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой или может содержать табачный стик.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые выделяются из субстрата при нагреве. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, обработанный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и взорванный табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может иметь рассыпную форму или может быть предусмотрен в подходящей емкости или картридже. Например, материал, образующий аэрозоль, субстрата может быть помещен в бумагу или обертку и иметь форму заглушки. Если субстрат, образующий аэрозоль, имеет форму заглушки, вся заглушка, включая любую оберточную бумагу, считается субстратом, образующим аэрозоль.
Необязательно твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие вкусоароматические соединения, предназначенные для высвобождения при нагреве субстрата. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может также содержать капсулы, которые, например, содержат дополнительные табачные или нетабачные летучие вкусоароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагрева твердого субстрата, образующего аэрозоль.
Необязательно, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термически стабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, стружки, тонких трубочек, полосок или листов. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на поверхность носителя в виде, например, листа, пеноматериала, геля или суспензии. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на всю поверхность носителя или альтернативно может быть нанесен по схеме с целью обеспечения неравномерной доставки вкусоароматической добавки во время использования.
Необязательно, субстрат, образующий аэрозоль, заключен в курительном изделии, например, в курительном изделии в форме палочки, таком как сигарета. Курительное изделие предпочтительно имеет подходящие размер и форму для взаимодействия с устройством, генерирующим аэрозоль, чтобы обеспечить контакт субстрата, образующего аэрозоль, с нагревательным элементом устройства. Например, курительное изделие может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм.
Специалист в данной области легко поймет, какие органические остатки могут откладываться на нагревательном элементе после использования по меньшей мере одного из упомянутых выше типов субстратов, образующих аэрозоль.
Ниже приведен неисчерпывающий перечень неограничивающих примеров. Любой один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любым одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанного в данном документе.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:
нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревать в процессе использования изделие, генерирующее аэрозоль, с генерированием аэрозоля, и
чистящий блок, расположенный с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки в процессе использования поверхности нагревательного элемента,
причем чистящий блок содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент, и при этом пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при атмосферном давлении.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент имеет первый конец, причем чистящий блок содержит по меньшей мере два электрода, и при этом первый конец пьезоэлектрического элемента расположен между этими электродами.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент имеет второй конец с выступом для генерирования холодной плазмы в виде точечной струи ионного ветра в плоскости, по существу перпендикулярной выступу пьезоэлектрического элемента.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент имеет второй конец прямоугольной формы с по меньшей мере двумя углами на этом конце для генерирования холодной плазмы в виде струй ионного ветра прямого разряда в плоскости, перпендикулярной передней линии, соединяющей два угла пьезоэлектрического элемента.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, дополнительно содержащее зарядный блок для получения в процессе использования питания для заряда блока питания устройства, генерирующего аэрозоль, причем зарядный блок имеет верхний конец с отверстием для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, и нижний конец, противоположный верхнему концу, причем чистящий блок расположен внутри зарядного блока и на нижнем конце зарядного блока.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, дополнительно содержащее удерживающий блок для размещения изделия, генерирующего аэрозоль, причем пьезоэлектрический элемент расположен внутри удерживающего блока.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором чистящий блок содержит множество пьезоэлектрических элементов и множество электродов, причем соответствующие концы множества пьезоэлектрических элементов расположены между соседними электродами в конфигурации стопы слоев.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, дополнительно содержащее блок питания, выполненный с возможностью подавать питание на нагревательный элемент и на чистящий блок, причем этот блок питания является единственным источником питания устройства, генерирующего аэрозоль.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент состоит из цирконата-титаната свинца или из смеси цирконата свинца и титаната свинца и титаната бария.
Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором пьезоэлектрический элемент содержит пьезоэлектрический кристалл с размерами в диапазоне от 0,5 миллиметра до 0,9 миллиметра в толщину и/или ширину и/или от 0,5 до 4 сантиметров в длину.
Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, включающий этапы:
генерирования холодной плазмы посредством пьезоэлектрического элемента, причем холодная плазма чистит поверхность нагревательного элемента.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором этап генерирования холодной плазмы включает этапы:
прикладывания электрического напряжения к пьезоэлектрическому элементу, и
образования за счет этого холодной плазмы для чистки поверхности нагревательного элемента.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором электрическое напряжение характеризуется размахом напряжения переменного тока в диапазоне 5-15 Vpp.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором электрическое напряжение вызывает механические колебания пьезоэлектрического элемента с частотой в диапазоне от 10 кГц до 500 кГц. Способ чистки в соответствии с примером P, в котором механические колебания распространяются по пьезоэлектрическому элементу и создают электрическое поле с электрическим потенциалом в диапазоне 3 кВ до 20 кВ.
Способ чистки в соответствии с примером Q, в котором электрическое поле создает ионизованный газ.
Способ чистки в соответствии с примером R, в котором ионизованный газ образует холодную плазму для чистки нагревательного элемента.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором для чистки поверхности нагревательного элемента холодная плазма разбивает органические молекулы органических остатков на поверхности нагревательного элемента на более легкие органические остатки и/или летучие органические молекулы, причем более легкие органические остатки окисляются с образованием оксидов углерода, водяного пара, и при этом оксиды углерода, водяной пар и/или летучие органические молекулы испаряются при комнатной температуре с нагревательного элемента.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором генерирование холодной плазмы происходит при атмосферном давлении.
Способ чистки в соответствии с примером M, в котором генерирование холодной плазмы происходит при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия.
Способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, включающий этапы:
- обеспечения нагревательного элемента для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля,
- обеспечения чистящего блока, содержащего по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент, причем указанный пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерировать холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента, и
- расположения чистящего блока с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента.
Способ изготовления в соответствии с примером W, дополнительно включающий этап обеспечения управляемой пользователем кнопки на устройстве, генерирующем аэрозоль, выполненной с возможностью активировать чистящий блок.
Способ изготовления в соответствии с примером W, дополнительно включающий этап обеспечения блока управления, выполненного с возможностью активировать чистящий блок с заданными интервалами.
Далее примеры будут дополнительно описаны со ссылкой на чертежи, на которых:
На Фиг. 1 в качестве примера схематично показан вариант реализации устройства, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 2a-2e в качестве примера схематично показан вариант реализации пьезоэлектрического элемента в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 3a-3c в качестве примера схематично показан вариант реализации устройства, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 4a-4c в качестве примера схематично показан еще один вариант реализации изделия, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 5a-5d в качестве примера схематично показан вариант реализации отводимого чистящего узла в соответствии с настоящим изобретением;
На Фиг. 6 в качестве примера схематично показан способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением; и
На Фиг. 7 в качестве примера схематично показан способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, с нагревательным элементом для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, и чистящим блоком для чистки поверхности нагревательного элемента в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 1 показано устройство 100, генерирующее аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением, которое взаимодействует с субстратом 20, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент 250. Нагревательный элемент 250 нагревает изделие, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Нагревательный элемент 250 имеет по существу форму лезвия. Нагревательный элемент 250 имеет длину, которая в процессе использования проходит вдоль продольной оси субстрата 20, образующего аэрозоль, взаимодействующего с нагревательным элементом 250, ширину и толщину. Указанная ширина больше указанной толщины. Нагревательный элемент 250 заканчивается острием или шипом для проникновения в субстрат 20, образующий аэрозоль. Нагревательный элемент 250 содержит электроизоляционный субстрат, который задает форму нагревательного элемента 250. Электроизоляционный материал может представлять собой, например, корунд (Al2О3), стабилизированный диоксид циркония (ZrО2).
Устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент 250 и чистящий блок 400 (показан на Фиг. 2). Нагревательный элемент 250 и чистящий блок 400 расположены внутри устройства 100, генерирующего аэрозоль, и выполнены за одно целое с ним. Чистящий блок 400 расположен рядом или близко к нагревательному элементу 250 для взаимодействия с нагревательным элементом 250 для чистки поверхности нагревательного элемента 250.
Как показано на Фиг. 2a, чистящий блок 400 представляет собой плазменное чистящее устройство для чистки нагревательного элемента 250. Чистящий блок 400 содержит один или более пьезоэлектрических элементов 410. Пьезоэлектрический элемент 410 представляет собой кубоид с продольным направлением. Он имеет первый конец или участок 412 и второй конец или участок 413, противоположный первому концу 412 относительно продольного направления кубоида.
Пьезоэлектрический элемент 410 генерирует холодную плазму вблизи поверхности нагревательного элемента 250. Холодная плазма взаимодействует с поверхностью нагревательного элемента 250 для чистки поверхности с удалением или уменьшением количества накапливающихся органических остатков на нагревательном элементе 250.
Более подробно: К пьезоэлектрическому элементу 410 на его первом конце 412 прикладывают электрическое напряжение, предпочтительно при входном напряжении, составляющем, например, от 5 до 15 Vpp. Пьезоэлектрический элемент 410 отвечает возникновением механических колебаний. Механические колебания предпочтительно характеризуются частотой в диапазоне от 10 кГц до 500 кГц. Механические колебания распространяются до второго конца 413 пьезоэлектрического элемента 410. Там механические колебания создают электрическое поле. Это электрическое поле имеет большую мощность на выходе, чем на первом конце 412. Предпочтительно электрическое поле характеризуется электрическим потенциалом от, например, 3 kVpp до 20 kVpp. Электрическое поле создает ионизированный газ в пространственной близости от пьезоэлектрического элемента 410.
Ионизированный газ образует холодную плазму вблизи или поблизости от пьезоэлектрического элемента 410 и, соответственно, также вблизи от поверхности нагревательного элемента 250. «Вблизи» означает, что генерируемая холодная плазма касается поверхности нагревательного элемента 250. Холодная плазма содержит ионы и нейтрально заряженные частицы (молекулы и атомы) при низкой температуре (от 17 до 75 градусов Цельсия) и электроны с более высокой температурой. Пьезоэлектрический элемент 410 генерирует холодную плазму при атмосферном давлении, в окружающем воздухе и при общей температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия.
Холодная плазма взаимодействует с нежелательными остатками на поверхности нагревательного элемента 250 для очистки нагревательного элемента 250 от них. Нежелательные остатки образовались в результате нагревания субстрата 20, образующего аэрозоль. Они могут представлять собой нелетучие органические остатки и, в частности, соединения углерода, которые остаются и накапливаются на поверхности нагревательного элемента.
Холодная плазма может разбивать остатки в виде тяжелых органических молекул на легкие остатки. Легкие остатки могут представлять собой летучие органические молекулы. Также тяжелые органические молекулы могут быть летучими. Тяжелые органические молекулы испаряются с поверхности нагревательного элемента, оставляя его в более чистом состоянии. Легкие остаточные органические химические вещества на нагревательном элементе 250 могут окисляться до оксидов и водяного пара. В результате холодная плазма чистит нагревательный элемент 250, уменьшая количество, удаляя, высвобождая и/или устраняя нежелательные соединения на поверхности нагревательного элемента 250.
Как показано на Фиг. 2a, пьезоэлектрический элемент 410 представляет собой кубоид с продольным направлением. Он содержит первый конец или участок 412 и второй конец или участок 413, противоположный первому концу 412 относительно продольного направления кубоида.
Как показано на Фиг. 2b, чистящий блок 400 содержит два электрода 411, и первый конец 412 пьезоэлектрического элемента 410 расположен между этими электродами 411.
Как показано на Фиг. 2c, чистящий блок 400 содержит множество пьезоэлектрических элементов 410 и множество электродов 411. Множество электродов 411 может представлять собой множество соединенных электродов 411. Соответствующие первые концы 412 множества пьезоэлектрических элементов 410 расположены между соседними электродами 411 в компоновке стопы слоев.
Холодная плазма образуется при достижении заданной напряженности электрического поля на поверхности пьезоэлектрического элемента 410. Возникает прямой пьезоэлектрический разряд с углов и кромок пьезоэлектрического элемента 410 в виде холодной плазмы в форме струй ионного ветра. Как показано далее, формой струй ионного ветра можно управлять с использованием различных форм пьезоэлектрического элемента 410.
Как показано на Фиг. 2d, второй конец 413 пьезоэлектрического элемента 410 в поперечном сечении имеет прямоугольную форму с четырьмя углами. На этих углах генерируется холодная плазма в виде множества, в данном случае - четырех, струй ионного ветра в плоскости, перпендикулярной к передней грани пьезоэлектрического элемента 410.
Как показано на Фиг. 2e, второй конец 413 пьезоэлектрического элемента 410 может иметь в поперечном сечении острый конец, выступ или кончик, которые могут генерировать в одной точке единственную струю ионного ветра в плоскости, перпендикулярной кончику пьезоэлектрического элемента 410.
Как показано на Фиг. 3a, устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержит зарядный блок 101 для получения питания для заряда блока питания (не показан). Блок питания подает питание на нагревательный элемент 250 и на чистящий блок 400. Блок питания может представлять собой или содержать (перезаряжаемую) батарею.
Зарядный блок 101 имеет зарядный отсек 110 для держателя стика, верхний конец которого содержит отверстие для вставки стика или изделия, генерирующего аэрозоль. Зарядный блок 101 имеет нижний конец, противоположный верхнему концу. В варианте реализации, показанном на Фиг. 3a-3c, чистящий блок 400 расположен внутри зарядного блока 101, а конкретно - на нижнем конце зарядного блока 101.
Чистящий блок 400 расположен на нижней внутренней части зарядного отсека 110 для держателя стика. Пьезоэлектрический элемент 410 расположен в нижней части полости 111 держателя стика в зарядном блоке 101. Полость 111 держателя стика принимает стик или субстрат, образующий аэрозоль, таким образом, что пьезоэлектрический элемент 410 проходит через отверстие 220 в колпачке держателя 200 стика. Пьезоэлектрический элемент 410 показан на Фиг. 3b в виде сверху и виде сбоку.
Как показано на Фиг. 3c, пьезоэлектрический элемент 410 расположен близко к нагревательному элементу 250. Пьезоэлектрический элемент 410 заряжается для генерирования холодной плазмы 450 непосредственно рядом с нагревательным элементом 250. Генерируемая холодная плазма 450 создает возможность улетучивания и окисления органических остатков на нагревательном элементе 250.
Процедура чистки требует от пользователя вставить держатель 200 стика для удерживания стика или изделия, генерирующего аэрозоль внутрь устройства 100, генерирующего аэрозоль. Устройство 100, генерирующее аэрозоль, принимает держатель 200 стика в зарядный отсек 110 для держателя стика зарядного блока 101 таким образом, что пьезоэлектрический элемент 410 на чистящем блоке 400 входит в держатель 200 для стика через отверстие 220 в колпачке.
После того как держатель 200 для стика размещен в своем положении, дверцу 112 полости устройства 100, генерирующего аэрозоль, закрывают путем перемещения шарнирного открывающего механизма к зарядному отсеку. При закрытии дверцы 112 полости пользователь нажимает кнопку 180 активации чистки, которая активирует чистку нагревательного элемента 250. При завершении чистки держатель 200 для стика можно извлечь из устройства 100, генерирующего аэрозоль, и он будет готов для следующего сеанса.
В варианте реализации, показанном на Фиг. 4a-4c, обозначения A-A’ и B-B’ указывают вид сверху и вид в сечении держателя 200 для стика. Чистящий блок 400 и пьезоэлектрический элемент 410 размещены внутри держателя 200 для стика. Пьезоэлектрический элемент 410 здесь имеет форму дуги. Пьезоэлектрический элемент 410 выполнен с возможностью отведения с использованием отводимого чистящего узла 420.
Действие происходит следующим образом: Для инициации чистки пользователь может нажать кнопку 430 отведения, которая активирует чистку. Функция чистки начинается с движения отведения чистящего узла 420 вертикально вверх по направлению к нагревательному элементу 250. После выравнивания положения пьезоэлектрического элемента 410 с нагревательным элементом 250 начинается процесс чистки. После завершения процесса чистки отводящий механизм 420 автоматически перемещается вниз и освобождает пространство для новых изделий, генерирующих аэрозоль, в держателе 200 для стиков.
Фиг. 4a-4c и Фиг. 5a-5d поясняют отводимый чистящий узел 420 более подробно. Для активации процесса чистки на Фиг. 4a, нажимают кнопку 430 отведения, которая активирует микродвигатель 310. Как показано на Фиг. 4b-4d, микродвигатель 310 вращает вал 429 с резьбой для перемещения пьезоэлектрического элемента 410 вверх из нижней части 205 таким образом, чтобы приблизить пьезоэлектрический элемент 410 к нагревательному элементу 250. После того как пьезоэлектрический элемент 410 и нагревательный элемент 250 выравниваются нужным образом, может быть активировано генерирование холодной плазмы. Генерируемая холодная плазма, а конкретно - в форме струй ионного ветра, приходит в непосредственный контакт с органическими остатками на нагревательном элементе 250. Это взаимодействие приводит к окислению и испарению органических остатков на нагревательном элементе 250 при комнатной температуре.
Когда процесс чистки завершен, микродвигатель 310 опускает отводимый чистящий узел 420 ниже разделителя 245, и верхнее покрытие 428 на пьезоэлектрическом элементе 410 выравнивается с разделителем 245 и закрывает отводимый чистящий узел 420. Микродвигатель 310 перемещает и останавливает отводящий механизм автоматически.
Как показано на Фиг. 4a-4c, держатель 200 стика содержит съемный колпачок 210 с отверстием 220 колпачка сверху, кожух держателя 230 для стика, кожух 240 колпачка, и кнопку 215 освобождения колпачка. Кожух 240 колпачка содержит боковые отверстия 260, перезаряжаемую батарею 391, электронные компоненты 282, опору 255 узла нагревательного элемента. Колпачок 210 и кнопка 215 освобождения колпачка являются необязательными. Кнопка 215 освобождения колпачка также может быть расположена на кожухе 230 держателя для стика.
На Фиг. 6 показан способ чистки нагревательного элемента 250 устройства 100, генерирующего аэрозоль. Способ чистки нагревательного элемента 250 устройства 100, генерирующего аэрозоль, включает этап S1 генерирования холодной плазмы посредством пьезоэлектрического элемента 410, причем холодная плазма чистит поверхность нагревательного элемента 250.
Этап S1 генерирования холодной плазмы включает под-этап S11 прикладывания электрического напряжения к первому участку пьезоэлектрического элемента 410 и под-этап S12 образования за счет этого холодной плазмы вблизи поверхности нагревательного элемента 250. Электрическое напряжение вызывает механические колебания пьезоэлектрического элемента 410. Механические колебания распространяются по пьезоэлектрическому элементу 410, например, от первого участка до противоположного второго участка. Во втором участке механические колебания создают электрическое поле. Электрическое поле создает ионизированный газ. Ионизированный газ образует холодную плазму для чистки нагревательного элемента 250. Холодная плазма генерируется при атмосферном давлении и при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия.
Холодная плазма разбивает органические молекулы органических остатков на поверхности нагревательного элемента 250 на более легкие и/или летучие органические молекулы. Более легкие органические остатки могут окисляться с образованием оксидов и водяного пара. Оксиды и водяной пар и/или летучие органические молекулы могут испаряться при комнатной температуре с нагревательного элемента 250.
На Фиг. 7 показан способ изготовления устройства 100, генерирующего аэрозоль, с нагревательным элементом 250 для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, и чистящим блоком 400 для чистки поверхности нагревательного элемента 250. Способ изготовления устройства 100, генерирующего аэрозоль, включает следующие этапы, не обязательно в этом порядке:
S1. обеспечение нагревательного элемента 250 для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля и обеспечение чистящего блока 400, содержащего по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент 410, причем указанный пьезоэлектрический элемент 410 выполнен с возможностью генерировать холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента 250, и
S2. расположение чистящего блока 400 с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом 250 для чистки поверхности нагревательного элемента 250.
Для целей настоящего описания и приложенной формулы изобретения, за исключением случаев, когда указано иное, все числа, выражающие величины, количества, процентные доли и так далее, следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «приблизительно». Кроме того, все диапазоны включают раскрытые точки минимума и максимума и любые промежуточные диапазоны внутри них, которые могут быть, а могут и не быть конкретно выражены в численной форме в данном документе. Следовательно, в данном контексте число А следует понимать как А ± 20% от А. В этом же контексте число А может рассматриваться как включающее численные значения, находящиеся в пределах обычной стандартной ошибки измерения свойства, которая модифицирует число А. В некоторых случаях число А при использовании в приложенной формуле изобретения может отклоняться на выраженные выше в численной форме процентные доли при условии, что величина, на которую отклоняется А, существенно не влияет на основную и новую характеристику (характеристики) заявленного изобретения. Кроме того, все диапазоны включают раскрытые точки минимума и максимума и любые промежуточные диапазоны внутри них, которые могут быть, а могут и не быть конкретно выражены в численной форме в данном документе.
Хотя выше описаны иллюстративные примеры настоящего изобретения частично со ссылкой на сопроводительные чертежи, следует понимать, что изобретение не ограничено этими примерами. Вариации описанных примеров могут быть понятны для специалиста в данной области и осуществлены специалистом в данной области при реализации изобретения на основании изучения чертежей, описания и формулы изобретения.
В формуле изобретения любые ссылочные значения, заключенные в скобки, не следует рассматривать как ограничивающие формулу изобретения. Термин «содержащий» или «включающий» не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от перечисленных в пункте формулы изобретения. Грамматические формы единственного числа, обозначающие элементы, не исключают присутствия множества таких элементов. Настоящее изобретение можно реализовать с использованием материальных устройств, содержащих несколько различных элементов. В пункте формулы, относящемся к устройству, где перечислено несколько средств, несколько из этих средств могут быть реализованы в одном материальном устройстве. Сам по себе тот факт, что некоторые значения приведены в различных независимых пунктах, не означает, что нельзя использовать комбинацию этих значений для получения преимущества.
Группа изобретений относится к устройству, генерирующему аэрозоль, способу его изготовления и способу чистки нагревательного элемента устройства. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент и чистящий блок. Нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля. Чистящий блок расположен с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента. Чистящий блок содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент. Пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерирования холодной плазмы для чистки поверхности нагревательного элемента. Обеспечивается эффективное удаление органических остатков на нагревательном элементе генератора аэрозоля без его механического повреждения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.
1. Устройство, генерирующее аэрозоль и содержащее нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, и чистящий блок, расположенный с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента, причем чистящий блок содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент, при этом пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерирования холодной плазмы для чистки поверхности нагревательного элемента.
2. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1, в котором пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерирования холодной плазмы при атмосферном давлении.
3. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, в котором пьезоэлектрический элемент выполнен с возможностью генерирования холодной плазмы при температуре в диапазоне от 17 до 75 градусов Цельсия.
4. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, в котором пьезоэлектрический элемент имеет первый конец, причем чистящий блок содержит по меньшей мере два электрода, при этом первый конец пьезоэлектрического элемента расположен между этими электродами.
5. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, в котором пьезоэлектрический элемент имеет второй конец с выступом для генерирования холодной плазмы в виде точечной струи ионного ветра в плоскости, перпендикулярной выступу пьезоэлектрического элемента.
6. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-4, в котором пьезоэлектрический элемент имеет второй конец прямоугольной формы с по меньшей мере двумя углами на этом конце для генерирования холодной плазмы в виде струй ионного ветра прямого разряда в плоскости, перпендикулярной передней линии, соединяющей два угла пьезоэлектрического элемента.
7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее зарядный блок для получения питания для заряда блока питания устройства, генерирующего аэрозоль, причем зарядный блок имеет верхний конец с отверстием для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, и нижний конец, противоположный верхнему концу, при этом чистящий блок расположен внутри зарядного блока и на нижнем конце зарядного блока.
8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащее удерживающий блок для размещения изделия, генерирующего аэрозоль, причем пьезоэлектрический элемент расположен внутри удерживающего блока.
9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, в котором чистящий блок содержит множество пьезоэлектрических элементов и множество электродов, причем соответствующие концы множества пьезоэлектрических элементов расположены между соседними электродами в конфигурации стопы слоев.
10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на нагревательный элемент и на чистящий блок, причем этот блок питания является единственным источником питания устройства, генерирующего аэрозоль.
11. Способ чистки нагревательного элемента устройства, генерирующего аэрозоль, при котором генерируют холодную плазму посредством пьезоэлектрического элемента, причем холодная плазма чистит поверхность нагревательного элемента.
12. Способ чистки по п. 11, при котором при генерировании холодной плазмы прикладывают электрическое напряжение к пьезоэлектрическому элементу и образуют за счет этого холодную плазму для чистки поверхности нагревательного элемента.
13. Способ чистки по п. 12, при котором электрическое напряжение характеризуется размахом напряжения переменного тока в диапазоне 5-15 Vpp.
14. Способ чистки по п. 12 или 13, при котором электрическое напряжение вызывает механические колебания пьезоэлектрического элемента с частотой в диапазоне 10 кГц до 500 кГц.
15. Способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, при котором обеспечивают нагревательный элемент для нагревания изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, а также чистящий блок, содержащий по меньшей мере один пьезоэлектрический элемент, причем пьезоэлектрический элемент выполняют с возможностью генерирования холодной плазмы для чистки поверхности нагревательного элемента, и располагают чистящий блок с возможностью взаимодействия с нагревательным элементом для чистки поверхности нагревательного элемента.
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА АЭРОЗОЛЬ-ГЕНЕРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА | 2012 |
|
RU2624720C2 |
| US 5878752 A, 09.03.1999 | |||
| CN 210076579 U, 18.02.2020 | |||
| CN 209995361 U, 31.01.2020. | |||
