РАСПЫЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМЫ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАГРЕВОМ (ВАРИАНТЫ) И КАРТРИДЖ ДЛЯ ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМЫ Российский патент 2023 года по МПК A24F40/10 A24F40/40 

Настоящее изобретение относится к генерирующей аэрозоль системе с электрическим нагревом. В частности, настоящее изобретение относится к нагреваемым генерирующим аэрозоль системам, которые генерируют аэрозоль для вдыхания пользователем, являются компактными и простыми в производстве, но при этом обеспечивают эффективное генерирование аэрозоля.

Генерирующая аэрозоль система одного типа представляет собой курительную систему с электрическим нагревом, которая генерирует аэрозоль для вдыхания пользователем. Курительные системы с электрическим нагревом выпускаются в различных формах. Электрическая курительная система одного популярного типа представляет собой электронную сигарету, которая испаряет жидкий субстрат для образования аэрозоля. В электронных сигаретах самых ранних конструкций использовался катушечный нагреватель, намотанный вокруг фитиля. В более поздних конструкциях используется сетчатый нагревательный элемент, обеспечивающий возможность прохождения испаренного субстрата через сетку.

В WO2015/117702A описана генерирующая аэрозоль система, которая нагревает жидкий субстрат для образования аэрозоля. Нагрев осуществляется с использованием сетки из нагревательных нитей. Жидкость переносится к сетке из жидкостного резервуара посредством капиллярного материала, расположенного с одной стороны сетки. С другой стороны сетки расположен канал для потока воздуха. Жидкий образующий аэрозоль субстрат при своем испарении проходит через сетку в канал для потока воздуха.

Однако современные конструкции сетчатых нагревательных элементов являются сравнительно громоздкими и сложными в производстве. Было выяснено, что потребители предпочитают более компактные устройства, которые ближе по размеру к обычным сигаретам. Было бы желательно создать прочное и компактное генерирующее аэрозоль устройство, которое является простым в производстве, но при этом способно генерировать достаточный объем аэрозоля для удовлетворения потребностей пользователей.

В первом аспекте предложен распылитель для генерирующей аэрозоль системы с электрическим нагревом, содержащий:

кожух распылителя, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха;

резервуарную часть для вмещения образующего аэрозоль субстрата в конденсированной форме;

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, причем указанные резервуарная часть и канал для потока воздуха образованы кожухом распылителя; и

планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и резервуаром, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с жидкостью в резервуаре, причем планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент проходит в продольном направлении.

По меньшей мере участок канала для потока воздуха может быть образован между планарным проницаемым для текучей среды нагревательным элементом и кожухом распылителя.

В данном контексте конденсированная форма означает жидкую, твердую, гелеобразную или другую негазовую форму. В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат содержит жидкую смесь.

В данном контексте термин «планарный» означает: имеющий протяженность в двух измерениях значительно больше, чем в третьем измерении. В частности, планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент имеет протяженность в направлениях длины и ширины значительно больше, чем в направлении толщины. Планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент может иметь длину и ширину, по меньшей мере в 5 раз превышающие его толщину. Длина планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента может быть параллельна продольному направлению. Планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент предпочтительно является плоским.

Кожух распылителя может иметь длину, ширину и толщину, причем его толщина может быть значительно меньше, чем его длина и ширина. Направление толщины кожуха распылителя может быть таким же, что и направление толщины нагревательного элемента.

Такая компоновка данного аспекта настоящего изобретения имеет преимущество, состоящее в обеспечении возможности изготовления распылителя с небольшим размером при данном размере нагревательного элемента. В частности, обеспечивается возможность изготовления распылителя тонким в одном измерении, что обеспечивает возможность легкого размещения распылителя и, возможно, всей генерирующей аэрозоль системы в кармане пользователя. Это является популярным у пользователей.

Образующий аэрозоль субстрат может быть жидким при комнатной температуре. Образующий аэрозоль субстрат может быть твердым при комнатной температуре, или он может находиться в другой конденсированной форме, такой как гелеобразная, при комнатной температуре.

Нагрев образующего аэрозоль субстрата нагревательным элементом обеспечивает возможность выделения летучих соединений из образующего аэрозоль субстрата в виде пара. Затем обеспечивается возможность охлаждения пара внутри канала для потока воздуха с образованием аэрозоля.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью функционирования за счет резистивного нагрева. Иначе говоря, нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью генерирования тепла при прохождении электрического тока через нагревательный элемент.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью функционирования за счет индукционного нагрева. Иначе говоря, нагревательный элемент может содержать токоприемник (сусцептор), который во время работы нагревается под действием вихревых токов, индуцируемых в токоприемнике (в сусцепторе). Потери на гистерезис также могут способствовать индукционному нагреву.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата за счет проводимости. Нагревательный элемент может сообщаться по текучей среде, например находиться в непосредственном или косвенном контакте, с образующим аэрозоль субстратом.

Нагревательный элемент является проницаемым для текучей среды. Нагревательный элемент может обеспечивать возможность прохождения пара из образующего аэрозоль субстрата через этот нагревательный элемент в канал для потока воздуха. Одна сторона нагревательного элемента может сообщаться по текучей среде с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона нагревательного элемента может сообщаться по текучей среде с образующим аэрозоль субстратом.

Нагревательный элемент может представлять собой сетку, перфорированную пластину или перфорированную фольгу.

Нагревательный элемент может содержать сетку, выполненную из множества электропроводных нитей. Электропроводные нити могут образовывать промежутки между нитями, и эти промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно, указанные нити создают капиллярный эффект в указанных промежутках, так что при использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат, подлежащий испарению, втягивается в указанные промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревательным узлом и жидкостью.

Электропроводные нити могут образовывать сетку с размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т. е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина указанных промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентная доля открытой площади сетки, которая представляет собой отношение площади указанных промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25% до 56%. Сетка может быть выполнена с использованием плетеных или решетчатых структур различных типов. В качестве альтернативы, электропроводные нити состоят из массива нитей, расположенных параллельно друг другу.

Электропроводные нити могут иметь диаметр от 8 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм, более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм.

Площадь сетки, массива или тканого материала из электропроводных нитей может составлять от 10 до 100 мм², например, от 10 до 30 мм², или, например, от 30 до 100 мм². Сетка, массив или тканый материал из электропроводных нитей могут иметь, например, прямоугольную форму, и их размеры могут составлять 10 мм на 5 мм.

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

Электрическое сопротивление сетки, массива или тканого материала из электропроводных нитей нагревательного элемента предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, массива или тканого материала из электропроводных нитей составляет от 0,3 до 3 Ом, более предпочтительно от приблизительно 0,5 до 1 Ома, или приблизительно 0,55 Ома.

Распылитель может содержать электрические контактные части, закрепленные на нагревательном элементе. Электрический ток может втекать в нагревательный элемент и вытекать из него через электрические контактные части. Электрическое сопротивление сетки, массива или тканого материала из электропроводных нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок, более предпочтительно по меньшей мере на два порядка превышает электрическое сопротивление электрических контактных частей. Это гарантирует, что тепло будет генерироваться нагревательным элементом, а не электрическими контактами.

Распылитель может содержать опорную часть для нагревателя, на которой поддерживается планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, причем опорная часть для нагревателя размещена в кожухе распылителя и находится между резервуаром и каналом для потока воздуха, так что обеспечивается возможность прохождения текучей среды из резервуара к каналу для потока воздуха через планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент. Жидкость может проходить из резервуара к каналу для потока воздуха в направлении толщины планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента. Опорная часть для нагревателя выполнена с возможностью поддержки электрических контактных частей.

Опорная часть для нагревателя может быть запрессована в кожух распылителя с обеспечением отделения резервуарной части от канала для потока воздуха. Опорная часть для нагревателя может содержать торцевую поверхность, которая поддерживает планарный проницаемый для жидкости нагревательный элемент, и по меньшей мере одну боковую стенку, проходящую от торцевой поверхности. Указанные по меньшей мере одна боковая стенка и торцевая поверхность совместно могут образовывать полость с открытым концом. Полость с открытым концом может полностью или частично образовывать резервуарную часть.

Опорная часть для нагревателя может быть запрессована в кожух распылителя в направлении, перпендикулярном продольной оси. Указанная по меньшей мере одна боковая стенка опорной части для нагревателя может взаимодействовать с кожухом распылителя для обеспечения герметичного по жидкости уплотнения.

Распылитель может содержать множество электрических контактных элементов, расположенных на воздухозаборном конце распылителя и доступных с наружной стороны кожуха распылителя, причем указанные электрические контактные элементы электрически соединены или выполнены с возможностью электрического соединения с планарным проницаемым для жидкости нагревательным элементом.

Кожух распылителя может содержать отверстие, через которое может проходить опорная часть для нагревателя. Кожух распылителя может содержать крышку, выполненную с возможностью герметизации указанного отверстия. Крышка может быть запрессована в указанное отверстие для обеспечения воздухонепроницаемого уплотнения этого отверстия. При использовании крышка может быть нажата пользователем для обеспечения электрического соединения по меньшей мере одной электрической контактной части с соответствующим электрическим контактным элементом.

Камера для образующего аэрозоль субстрата может содержать капиллярный материал или другой удерживающий жидкость материал, выполненный с возможностью обеспечения подачи образующего аэрозоль субстрата к нагревательному элементу. Капиллярный материал или другой удерживающий жидкость материал может удерживаться внутри опоры нагревателя.

Капиллярный материал может иметь волоконную или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей или других трубок с узкими каналами. Волокна или нити могут быть в целом выровнены для переноса жидкости к нагревателю. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество мелких каналов или трубок, по которым жидкость может перемещаться за счет капиллярного эффекта. 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, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика.

Капиллярный материал может сообщаться по текучей среде, т.е. находиться в непосредственном или косвенном контакте, с электропроводными нитями нагревательного элемента. Капиллярный материал может проходить внутрь промежутков между нитями. Нагревательный элемент может втягивать жидкий образующий аэрозоль субстрат внутрь указанных промежутков за счет капиллярного действия.

Кожух может содержать два или более различных капиллярных материалов, причем первый капиллярный материал, находящийся в контакте с нагревательным элементом, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с нагревательным элементом, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал эффективно действует как разделитель, отделяющий нагревательный элемент от второго капиллярного материала, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих температуру его термического разложения. В контексте данного документа термин «температура термического разложения» означает температуру, при которой материал начинает разлагаться и терять массу в результате генерирования газообразных побочных продуктов. Второй капиллярный материал предпочтительно может занимать больший объем, чем первый капиллярный материал, и он может удерживать большее количество образующего аэрозоль субстрата, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может иметь лучшие капиллярные свойства, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может быть менее дорогостоящим или иметь более высокую заполняющую способность, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может представлять собой полипропилен.

Распылитель может быть выполнен с возможностью повторной заправки образующим аэрозоль субстратом. В кожухе распылителя или в наружном кожухе может быть обеспечено отверстие для повторной заправки резервуара. Отверстие для повторной заправки резервуара может быть закрыто крышкой резервуара. Резервуарная часть может иметь емкость приблизительно 1 мл. Образующий аэрозоль субстрат может быть жидким при комнатной температуре. Образующий аэрозоль субстрат может быть гелеобразным или твердым при комнатной температуре. Образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в виде капсулы или таблетки, или он может быть обеспечен в виде частиц.

Образующий аэрозоль субстрат представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат, может содержать материал, не содержащий табака. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля, и которые по существу устойчивы к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерола; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы и вода.

Кожух распылителя может представлять собой цельный компонент. В частности, кожух распылителя может представлять собой цельную формованную деталь. Это обеспечивает простоту сборки системы. Распылитель может содержать наружный кожух. Кожух распылителя может быть установлен в наружном кожухе с использованием прессовой посадки или защелкивающегося соединения, причем кожух распылителя и наружный кожух совместно образуют резервуар для вмещения образующего аэрозоль субстрата. Кожух распылителя может быть установлен в наружном кожухе в продольном направлении с использованием прессовой посадки или защелкивающегося соединения. Это обеспечивает возможность использования наружного кожуха, который является гладким и непрерывным.

Наружный кожух может содержать мундштук, который при использовании размещается во рту пользователя. Пользователь может осуществлять затяжку на мундштуке для вытягивания генерируемого распылителем аэрозоля через мундштук. Мундштук может находиться на противоположном конце распылителя в продольном направлении относительно открытой части электрических контактных элементов. Поверх мундштука наружного кожуха может быть размещен сменный мундштучный элемент. Сменный мундштук может быть изготовлен из более мягкого материала, чем наружный кожух.

Указанный канал для потока воздуха может проходить по прямой линии между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха. Это обеспечивает простоту конструкции и сборки и снижает вероятность накопления конденсата в определенных местах внутри канала для потока воздуха. Кроме того, прямолинейный канал для потока воздуха сводит к минимуму турбулентность вблизи нагревательного элемента, что приводит к образованию однородного аэрозоля с устойчивым размером капель.

Распылитель может иметь прямоугольное сечение, перпендикулярное продольному направлению. Это обеспечивает возможность для пользователя легко удерживать распылитель и манипулировать им.

Планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент может быть удлиненным и иметь длину, ширину и толщину, причем длина проходит в продольном направлении и превышает ширину, а ширина превышает толщину. Благодаря наличию нагревательного элемента, который является удлиненным в продольном направлении распылителя, обеспечивается возможность размещения нагревательного элемента со сравнительно большой площадью поверхности внутри тонкого распылителя. Большая площадь поверхности нагревательного элемента обеспечивает возможность генерирования сравнительно большого объема аэрозоля.

Распылитель может образовывать часть картриджа, заключающего в себе образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат, может быть обеспечен в виде компонента, отдельного от распылителя.

Во втором аспекте предложен картридж, содержащий распылитель согласно первому аспекту и образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат может по меньшей мере частично находиться в резервуарной части.

В третьем аспекте предложена генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом, содержащая:

распылитель согласно первому аспекту и часть в виде устройства,

причем указанная часть в виде устройства содержит источник питания и управляющую схему, соединенную с источником питания, и вводится во взаимодействие с распылителем для обеспечения подачи мощности от источника питания на планарный проницаемый для жидкости нагревательный элемент.

Часть в виде устройства может иметь продольную ось, выровненную с продольным направлением.

Система может содержать мундштук, на котором пользователь может осуществлять затяжку для вытягивания аэрозоля или пара, генерируемых распылителем, через выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может составлять единое целое с распылителем, или он может быть обеспечен в виде отдельного компонента.

Часть в виде устройства может быть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент согласно конкретной процедуре нагрева. Управляющая схема может содержать датчик затяжек, выполненный с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжек на системе. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью управления подачей мощности на нагревательный элемент в зависимости от выходного сигнала датчика затяжек. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент при обнаружении осуществления затяжек пользователем. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент в течение предварительно заданного периода времени с момента обнаружения каждого осуществления затяжки пользователем.

Часть в виде устройства, в частности управляющая схема, может быть выполнена с возможностью подачи первой, ненулевой, мощности на нагревательный элемент или с возможностью подачи мощности, достаточной для поддержания нагревательного элемента при первой температуре или в пределах первого температурного диапазона, между затяжками, осуществляемыми пользователем. Часть в виде устройства, в частности управляющая схема, может быть выполнена с возможностью подачи второй мощности на нагревательный элемент во время осуществления затяжек пользователем, причем вторая мощность выше, чем первая мощность.

Подача мощности на нагревательный элемент между затяжками, осуществляемыми пользователем, обеспечивает преимущество, состоящее в увеличении объема аэрозоля, генерируемого системой. В сочетании с нагревательным элементом, имеющим сравнительно большую площадь поверхности, это обеспечивает возможность генерирования больших объемов аэрозоля в компактном устройстве и при умеренных температурах нагревательного элемента.

Управляющая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную микросхему (ASIC) или другую электронную схему, способную осуществлять управление. Управляющая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на нагревательный элемент. Мощность может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации системы, или она может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на нагревательный элемент в форме импульсов электрического тока.

Система может представлять собой курительную систему с электрическим нагревом. Система может представлять собой систему доставки никотина. Резервуарная часть может заключать в себе образующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин.

Система может представлять собой удерживаемую рукой генерирующую аэрозоль систему. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь ширину от 10 мм до 50 мм. Курительная система может иметь толщину от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм.

Источник питания может представлять собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативны, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует типовому времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.

В четвертом аспекте предложена генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом, на которой пользователь может осуществлять затяжки для вытягивания аэрозоля и которая содержит:

распылитель и часть в виде устройства,

причем распылитель содержит:

кожух распылителя, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха,

резервуарную часть для вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата,

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, и

планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и резервуаром, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде, например находится в непосредственном или косвенном контакте, с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде, например находится в непосредственном или косвенном контакте, с жидкостью в указанном резервуаре, причем планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент является удлиненным и имеет длину, ширину и толщину, длина проходит в продольном направлении и превышает ширину, а ширина превышает толщину; и

при этом часть в виде устройства содержит источник питания и управляющую схему, соединенную с источником питания, и вводится во взаимодействие с распылителем для обеспечения возможности подачи мощности от источника питания на планарный проницаемый для жидкости нагревательный элемент, причем часть в виде устройства выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент для подачи первой мощности на нагревательный элемент или для подачи мощности, достаточной для поддержания по меньшей мере нагревательного элемента при первой температуре или в первом диапазоне температур, между затяжками, осуществляемыми пользователем.

Часть в виде устройства может быть выполнена с возможностью подачи второй мощности на нагревательный элемент во время осуществления затяжек пользователем, причем вторая мощность больше первой мощности.

Система может дополнительно содержать управляющую схему, соединенную с нагревательным элементом и электрическим источником питания, причем указанная управляющая схема выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления нагревательного элемента или одной или более нитей нагревательного элемента и с возможностью управления подачей мощности на нагревательный элемент от источника питания в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента или, более конкретно, электрического сопротивления указанных одной или более нитей.

Управляющая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную микросхему (ASIC) или другую электронную схему, способную осуществлять управление. Управляющая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на нагревательный элемент. Мощность может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации системы, или она может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.

Источник питания может представлять собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея, расположенную внутри основной части кожуха. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует типовому времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам.

Система может представлять собой удерживаемую рукой генерирующую аэрозоль систему. Генерирующая аэрозоль система может иметь размер, сопоставимый с обычной сигарой или сигаретой. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь ширину от приблизительно 10 мм до 50 мм. Курительная система может иметь толщину от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм.

В пятом аспекте настоящего изобретения предложен картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий:

кожух картриджа, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха;

образующий аэрозоль субстрат;

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха; и

нагревательный узел, содержащий планарный проницаемый для жидкости нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и образующим аэрозоль субстратом, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде, например находится в непосредственном или косвенном контакте, с указанным каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде, например находится в прямом или косвенном контакте, с образующим аэрозоль субстратом, причем кожух картриджа содержит стенку, проходящую в продольном направлении, и отверстие в указанной стенке, через которое размещается нагревательный узел.

Картридж может дополнительно содержать крышку, выполненную с возможностью размещения в указанном отверстии и покрытия нагревательного узла. Участок указанного канала для потока воздуха может быть образован между нагревательным элементом и крышкой. Крышка может быть выполнена с возможностью функционирования в качестве кнопки. В частности, картридж может дополнительно содержать один или более электрических контактных элементов, расположенных между нагревательным узлом и крышкой. Пользователь может нажимать на крышку, чтобы инициировать контакт электрического контактного элемента с нагревательным узлом. Во время работы электрическая мощность может подаваться на нагревательный узел через указанный электрический контактный элемент. При подаче электрической мощности на нагревательный элемент обеспечивается возможность его нагрева, достаточного для испарения летучих соединений из образующего аэрозоль субстрата, с последующим образованием из них аэрозоля. Нагревательный элемент может быть таким, как описано в отношении первого аспекта.

Крышка может быть запрессована в кожух картриджа для обеспечения воздухонепроницаемого уплотнения. Крышка может удерживаться в кожухе картриджа посредством механической фиксации или защелкивающегося соединения. Крышка может быть съемной, чтобы обеспечить возможность повторной заправки картриджа образующим аэрозоль субстратом или возможность замены нагревательного узла. Кожух картриджа может представлять собой наружный кожух, который при использовании захватывается пользователем.

Такая компоновка обеспечивает простую конструкцию интуитивно понятного пользовательского интерфейса. Пользователь должен нажать на крышку, чтобы подать мощность на нагревательный элемент с целью генерирования аэрозоля.

Следует понимать, что признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть применены и к другим аспектам настоящего изобретения. Например, в каждом аспекте настоящего изобретения может быть предусмотрен мягкий сменный мундштучный элемент.

Описанные аспекты настоящего изобретения обеспечивают возможность построения генерирующей аэрозоль системы, которая является компактной и прочной. В частности, возможна система, которая является удлиненной и имеет низкий профиль в направлении толщины. Система может генерировать значительный объем аэрозоля, достаточный для удовлетворения потребностей пользователей электрических курительных систем. Система обеспечивает возможность ее простого изготовления с использованием автоматизированных процессов.

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

на Фиг. 1 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению;

на Фиг. 2 показан вид в разрезе картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 3 показан покомпонентный вид картриджа по Фиг. 2;

на Фиг. 4 показан вид в перспективе картриджа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 5а показан первый вид в разрезе картриджа по Фиг. 4;

на Фиг. 5b показан второй вид в разрезе картриджа по Фиг. 4;

на Фиг. 6 показан вид в перспективе картриджа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 7 показан частично прозрачный вид в перспективе картриджа по Фиг. 6;

на Фиг. 8 показан вид в разрезе картриджа по Фиг. 6; и

на Фиг. 9 покомпонентный вид картриджа по Фиг. 6.

На Фиг. 1 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению. Генерирующая аэрозоль система представляет собой удерживаемую в руке курительную систему, выполненную с возможностью генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем. В частности, система, показанная на Фиг. 1, представляет собой курительную систему, которая генерирует аэрозоль, содержащий никотин и ароматические соединения.

Система по Фиг. 1 содержит две части: часть 10 в виде устройства и картридж 20. При использовании картридж 20 прикрепляют к части 10 в виде устройства.

Часть 10 в виде устройства содержит кожух 18 устройства, который содержит перезаряжаемую батарею 12 и электрическую управляющую схему 14. Перезаряжаемая батарея 12 представляет собой литий-железо-фосфатную батарею. Управляющая схема 14 содержит программируемый микропроцессор и датчик потока воздуха.

Картридж 20 содержит кожух 34 картриджа, который прикрепляют к кожуху 18 устройства посредством защелкивающегося соединения. В кожухе 34 картриджа удерживается генерирующий аэрозоль элемент, который в данном примере представляет собой нагревательный элемент 32. Нагревательный элемент 32 представляет собой резистивный нагревательный элемент. Мощность подается на нагревательный элемент от батареи 12 под управлением управляющей схемы, как будет описано ниже. В картридже также удерживается образующий аэрозоль субстрат внутри субстратной камеры 30. В данном примере образующий аэрозоль субстрат представляет собой смесь, жидкую при комнатной температуре, которая содержит никотин, ароматизаторы, вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин или пропиленгликоль, и воду. В субстратной камере 30 обеспечен капиллярный материал 33, выполненный с возможностью содействия доставке образующего аэрозоль субстрата к нагревательному элементу независимо от ориентации системы относительно силы тяжести.

Через систему проходит канал 22 для потока воздуха. В данном примере участок канала для потока воздуха проходит через картридж 20, и другой участок канала для потока воздуха проходит через часть 10 в виде устройства. Датчик потока воздуха, включенный в управляющую схему, расположен с возможностью обнаружения потока воздуха через участок канала для потока воздуха, расположенный в части в виде устройства. Канал для потока воздуха проходит от впускного отверстия 16 для воздуха до выпускного отверстия 28 для воздуха. Выпускное отверстие 28 для воздуха находится на мундштучном конце картриджа. При осуществлении пользователем затяжек на мундштучном конце картриджа, воздух втягивается из впускного отверстия 16 для воздуха и проходит через канал 22 для потока воздуха до выпускного отверстия 28 для воздуха.

Участок канала для потока воздуха образует распылительную камеру 23. В распылительной камере расположен нагревательный элемент 32. Нагревательный элемент 32 представляет собой удлиненный нагревательный элемент в виде сетки из нержавеющей стали. Нагревательный элемент 32 является в целом планарным, и одна его сторона сообщается по текучей среде, например находится в непосредственном или косвенном контакте, с жидкостью в субстратной камере 30, а противоположная сторона сообщается по текучей среде, например находится в непосредственном или косвенном контакте, с воздухом, проходящим через распылительную камеру 23. Во время работы жидкий образующий аэрозоль субстрат, нагреваемый с помощью нагревательного элемента, испаряется с образованием пара. Пар может проходить через сетчатый нагревательный элемент в распылительную камеру. Пар вовлекается в воздух, протекающий через распылительную камеру 23, и остывает с образованием аэрозоля перед выходом из системы через выходное отверстие 28 для воздуха. Нагревательный элемент 32 является удлиненным в направлении, параллельном направлению прохождения канала для потока воздуха.

В канале для потока воздуха с стороны, расположенной раньше по потоку относительно нагревательного элемента, обеспечен впускной фильтр 24. В канале для потока воздуха со стороны, расположенной дальше по потоку относительно нагревательного элемента, обеспечен выпускной фильтр 26. В данном контексте термины «раньше по потоку» и «дальше по потоку» приведены относительно направления потока воздуха через канал 22 для потока воздуха во время использования устройства надлежащим образом. Распылительная камера расположена между впускным фильтром и выпускным фильтром.

Впускной фильтр 24 содержит сетку. Сетка предотвращает выход капель жидкости с диаметром, превышающим определенный диаметр, из распылительной камеры 23 через впускное отверстие 24 для воздуха. Аналогичным образом, выпускной фильтр 26 также содержит сетку. Сетка выпускного фильтра предотвращает выход капель жидкости с диаметром, превышающим определенный диаметр, из распылительной камеры 23 через выпускное отверстие 26 для воздуха. Сетка впускного фильтра может быть такой же, что и сетка выпускного фильтра, или отличной от нее. Конкретный пример подробно описан со ссылкой на Фиг. 2 и 3.

Система, состоящая в данном примере из части в виде устройства и картриджа, является удлиненной, и ее длина значительно превышает ее ширину или толщину. Мундштучный конец находится на одном конце системы по длине. Такая форма обеспечивает возможность удобного удержания системы пользователем в одной руке при использовании системы. Система может иметь длину, проходящую в продольном направлении. Канал для потока воздуха проходит в продольном направлении за проницаемым для текучей среды нагревательным элементом 32. Проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, как правило, является планарным и проходит параллельно продольному направлению. Нагревательный элемент также может быть удлиненным, причем его длина проходит в продольном направлении. Такая компоновка обеспечивает возможность размещения нагревательного элемента со сравнительно большой площадью поверхности в тонкой системе, легко удерживаемой в руке.

Во время работы нагревательный элемент может активироваться лишь во время осуществления затяжек пользователем, или он может активироваться непрерывно после включения устройства. В первом случае осуществление затяжек пользователем обнаруживается, если датчиком потока обнаружено протекание потока воздуха с расходом, превышающим пороговый расход воздуха, через указанный канал для потока воздуха. В ответ на выходной сигнал датчика потока управляющая схема подает мощность на нагревательный элемент. Подача мощности на нагревательный элемент может обеспечиваться в течение заданного периода времени после обнаружения осуществления затяжки пользователем, или управление подачей может осуществляться до тех пор, пока не будет выполнено условие выключения, на основе сигналов от датчика потока и/или на основе других входных сигналов, принимаемых от управляющей схемы, таких как результаты измерения температуры или сопротивления нагревательного элемента. В одном из примеров на нагревательный элемент подается мощность 6 Вт в течение 3 секунд после обнаружения осуществления затяжки пользователем. При подаче мощности на нагревательный элемент он нагревается. Когда он становится достаточно горячим, жидкий образующий аэрозоль субстрат вблизи нагревательного элемента испаряется.

Во втором случае подача мощности на нагревательный элемент производится непрерывно во время работы после активации системы. Активация может быть основана на входном воздействии пользователя на систему, например на нажатии кнопки. В одном варианте осуществления на нагревательный элемент подается мощность 3,3 Вт после активации устройства, независимо от осуществления затяжек пользователем. Как и в предыдущем случае, она может регулироваться на основе других входных сигналов, подаваемых на управляющую схему, таких как измеренная температура или сопротивление нагревательного элемента. Система может быть выключена по истечении заданного времени после активации или на основе дополнительного входного воздействия со стороны пользователя.

Генерируемый пар проходит через сетчатый нагревательный элемент в распылительную камеру, где он вовлекается в поток воздуха, протекающий через канал для потока воздуха. Пар охлаждается в потоке воздуха с образованием аэрозоля. Аэрозоль проходит через выпускной фильтр 26 в рот пользователя.

Жидкость, которая испаряется нагревательным элементом, выходит из капиллярного материала 33. Эта жидкость замещается жидкостью, все еще остающейся в субстратной камере 30, так что вблизи нагревательного элемента всегда находится жидкость, готовая к осуществлению следующей затяжки пользователем.

Возможно, что не весь испаренный образующий аэрозоль субстрат будет вытянут из системы в результате осуществления затяжек пользователем. В этом случае образующий аэрозоль субстрат может конденсироваться с образованием крупных капель внутри распылительной камере 23. Возможно также, что некоторое количество жидкости будет проходить через нагревательный элемент, не подвергаясь испарению, либо во время использования, либо в промежутках между сеансами использования системы. Впускной фильтр 24 предотвращает выход любых крупных капель, находящихся в распылительной камере, в направлении впускного отверстия 16 для воздуха. Таким образом, впускной фильтр защищает как пользователя, так и электронные компоненты и батарею внутри части в виде устройства от утечки жидкости из картриджа.

Выпускной фильтр аналогичным образом предотвращает выход крупных капель жидкости из распылительной камеры в направлении выпускного отверстия 28 для воздуха. Большие капли могут создать неприятные ощущения у пользователя, если они достигают рта пользователя.

Впускной фильтр может содержать более чем один слой сетки. Слои могут иметь разные размеры. Впускной фильтр может содержать более мелкоячеистую сетку или сетки по сравнению с выпускным фильтром, поскольку выпускной фильтр должен обеспечивать возможность прохождения некоторого количества капель жидкости в составе генерируемого аэрозоля, в то время как желательным является по существу предотвращение прохождения всех капель жидкости к впускному отверстию для воздуха при условии, что впускной фильтр обеспечивает достаточный поток воздуха в распылительную камеру из впускного отверстия для воздуха.

На Фиг. 2 показан вид в перспективе в разрезе картриджа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 3 показаны компоненты картриджа по Фиг. 3 в разобранном виде.

Картридж содержит наружный кожух 34. Внутри наружного кожуха 34 находится внутренний кожух 31, также именуемый распылительным кожухом. Во внутреннем кожухе удерживается нагревательный узел. Нагревательный узел содержит опору 39 нагревателя, которая поддерживает сетчатый нагревательный элемент 32. Капиллярный материал (не показан) удерживается внутри опоры 39 нагревателя в состоянии сообщения по текучей среде, например в непосредственном или косвенном контакте, с нагревательным элементом 32. Картридж также содержит электрические контактные элементы 37, которые проходят между сетчатым нагревательным элементом и наружной поверхностью картриджа на конце картриджа, расположенном со стороны части в виде устройства (противоположном мундштучному концу). Электрические контактные элементы 37 взаимодействуют с соответствующими электрическими контактами на части в виде устройства системы, чтобы обеспечить возможность подачи мощности на нагревательный элемент 32. Впускной фильтр 24 закреплен на впускном конце внутреннего кожуха 31 посредством зажимного кольца 36. Выпускной фильтр 26 зажат между внутренним кожухом 31 и наружным кожухом 34. Канал для потока воздуха образован через внутренний кожух и наружный кожух и проходит через оба фильтра 24, 26. Внутренний кожух образует распылительную камеру. Для обеспечения герметичного по жидкости уплотнения между внутренним кожухом 31 и наружным кожухом 34 предусмотрен эластомерный уплотнительный элемент 35.

В данном примере впускной фильтр и выпускной фильтр 26 выполнены из одинаковых сеток. Сетка впускного фильтра изготовлена из проволоки из нержавеющей стали с диаметром приблизительно 50 мкм. Отверстия сетки имеют диаметр приблизительно 100 мкм. Сетка покрыта карбидом кремния.

Сетка нагревательного элемента 32 также выполнена из нержавеющей стали и имеет размер ячеек приблизительно 400 меш по стандарту США (приблизительно 400 нитей на дюйм). Нити имеют диаметр приблизительно 16 мкм. Нити, образующие указанную сетку, образуют промежутки между собой. Указанные промежутки в данном примере имеют ширину приблизительно 37 мкм, хотя могут использоваться и промежутки большего или меньшего размера. Использование сетки с указанными приблизительными размерами обеспечивает возможность образования менисков образующего аэрозоль субстрата в указанных промежутках и возможность втягивания образующего аэрозоль субстрата посредством сетки нагревательного узла за счет капиллярного действия. Доля открытой площади сетки нагревательного элемента, т.е. отношение площади промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Общее электрическое сопротивление нагревательного узла составляет приблизительно 1 Ом.

Внутренний кожух и наружный кожух могут быть выполнены из металлических или прочных пластмассовых материалов. Аналогичным образом, опора нагревателя может быть выполнена из термостойкого пластмассового материала.

Картридж по Фиг. 2 и 3, прост в сборке и является прочным и недорогим. Узел, содержащий внутренний кожух 31, нагревательный узел, впускной фильтр 24, зажимное кольцо 36, выпускной фильтр 26 и уплотнительный элемент 35, может быть описан как распылительный узел. Сначала изготавливают нагревательный узел. Затем вставляют нагревательный узел в отверстие во внутреннем кожухе 31. Осуществляют плотную посадку опоры нагревателя во внутренний кожух, и она образует герметичное по жидкости уплотнение с внутренним кожухом 31. Затем присоединяют остальные компоненты распылительного узла. Затем плотно вставляют распылительный узел в наружный кожух 34. Пару выступов на внутреннем кожухе защелкивают в соответствующих отверстиях наружного кожуха для прикрепления внутреннего кожуха к наружному кожуху. Камера 30, удерживающая образующий аэрозоль субстрат, образована обоими из внутреннего и наружного кожухов. Наружный кожух 34 может заключать в себе жидкий образующий аэрозоль субстрат (иди другую конденсированную фазу) перед присоединением распылительного узла. В качестве альтернативы, камера для образующего аэрозоль субстрата может быть заправлена через заправочное отверстие (не показано), закрытое крышкой, после прикрепления распылительного узла к наружному кожуху.

Картридж по Фиг. 2 и 3 функционирует способом, описанным в отношении Фиг. 1.

На Фиг. 4 показан вид в перспективе картриджа, заключающего в себе распылитель согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 5а показан первый вид в разрезе картриджа по Фиг. 4. На Фиг. 5b показан второй вид в разрезе картриджа по Фиг. 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости разреза по Фиг. 5a.

Картридж по Фиг. 4 содержит наружный кожух 40. Внутри наружного кожуха 40 находится внутренний кожух 42, также именуемый распылительным кожухом. Внутренняя область картриджа лучше всего видна на Фиг. 5a и 5b. Кожух распылителя имеет канал 43 для потока воздуха, проходящий между впускным отверстием 47 для воздуха и выпускным отверстием 48 для воздуха. Выпускное отверстие 48 для воздуха находится на мундштучном конце картриджа и при использовании размещается во рту пользователя. Впускной и выпускной фильтры внутри канала для потока воздуха не включены в данный вариант осуществления, однако они могут быть обеспечены при необходимости.

Канал для потока воздуха проходит через нагревательный элемент 44. Нагревательный элемент представляет собой проницаемую для жидкости сетку из нержавеющей стали, как описано в отношении Фиг. 1. Нагревательный элемент является удлиненным, причем его самый длинный размер проходит параллельно каналу для потока воздуха. Это обеспечивает возможность размещения нагревательного элемента с большой площадью поверхности в тонком картридже. В данном варианте осуществления площадь поверхности сетчатого нагревательного элемента составляет 67,5 мм². Питание подается на нагревательный элемент через электрические контакты 49, которые взаимодействуют с соответствующими контактами на части устройства, содержащей источник питания, как описано на рис. 1.

Кожух распылителя также образует резервуар 45, который заключает в себе жидкий образующий аэрозоль субстрат, как описано ранее. Резервуар может заключать в себе капиллярный материал или другой удерживающий жидкость материал, такой как стекловолоконный мат. Резервуар может повторно заправляться через заправочное отверстие, герметизированное с помощью пробки 46. Объем резервуара составляет приблизительно 1 мл.

Картридж по Фиг. 4, подходит для схемы непрерывного нагрева, в которой мощность подается на нагревательный элемент как во время осуществления затяжек пользователем, так и между затяжками. Особенно выгодной является смешанная схема подачи мощности, при которой между затяжками, осуществляемыми пользователем, на нагревательный элемент подается более низкая мощность, например 3,3 Вт, однако в течение 2 секунд после обнаружения каждой затяжки, осуществляемой пользователем, подается более высокая мощность, например 7 Вт. Это приводит к образованию большого объема аэрозоля без необходимости в нагреве нагревательного элемента до очень высоких температур. Это выгодно как по причине того, что это означает отсутствие необходимости в том, чтобы другие компоненты картриджа, расположенные рядом с нагревательным элементом, были стойкими к таким высоким температурам, так и по причине того, что генерируемый аэрозоль не требует слишком сильного охлаждения перед поступлением в рот пользователя. Как правило, при использовании схемы непрерывного нагрева проблемой является эффективное рассеяние тепла для предотвращения перегрева кожуха или других компонентов системы. Увеличенные нагревательные элементы обеспечивают возможность повышения используемой мощности без чрезмерного повышения температуры. Например, мощность приблизительно 7 Вт обеспечивает возможность нагрева нагревательного элемента до температуры приблизительно 220 ^oC.

Картридж по второму варианту осуществления является прочным и простым в сборке. Кожух распылителя может представлять собой цельную формованную деталь. Кожух распылителя может быть отформован вокруг нагревательного элемента и электрических соединений для нагревательного элемента.

На Фиг. 6 показан вид в перспективе картриджа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 7 показан частично прозрачный вид в перспективе картриджа по Фиг. 6. На Фиг. 8 показан вид в разрезе картриджа по Фиг. 6, и на Фиг. 9 показан покомпонентный вид картриджа по Фиг. 6.

Картридж по Фиг. 6 содержит наружный кожух 62, образующий мундштук, и кожух 60 распылителя. Кожух распылителя крепится к наружному кожуху посредством защелкивающегося соединения. В паре отверстий в наружном кожухе защелкивается соответствующая пара выступов на кожухе распылителя.

Как лучше всего показано на Фиг. 8, кожух распылителя имеет множество впускных отверстий 67 для воздуха, которые сообщаются с каналом 63 для потока воздуха через кожух 60 распылителя. Выпускное отверстие 68 для воздуха находится на конце канала для потока воздуха, противоположном впускным отверстиям для воздуха.

Канал для потока воздуха проходит через нагревательный элемент в виде сетки из нержавеющей стали того типа, который описан со ссылкой на Фиг. 2 и 3. Нагревательный элемент поддерживается на опоре 52 нагревателя. Опора 52 нагревателя лучше всего видна на Фиг. 9. Она является в целом цилиндрической, с торцевой поверхностью, которая поддерживает нагревательный элемент 50, и боковой стенкой, проходящей вниз от торцевой поверхности с образованием цилиндрической камеры под нагревательным элементом. Цилиндрическая камера образует часть резервуара 66, который удерживает жидкий образующий аэрозоль субстрат. Капиллярный материал, не показанный на фигурах, может удерживаться внутри цилиндрической камеры для обеспечения надежной подачи жидкости к нагревательному элементу 50.

Между наружным кожухом 62 и кожухом 60 распылителя зажат эластомерный уплотнительный элемент 61. Уплотнительный элемент обеспечивает герметичное по жидкости уплотнение для предотвращения утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата из картриджа на мундштучном конце.

С обеих сторон нагревательного элемента на торцевой поверхности опоры нагревателя имеется пара электрических контактных площадок 51. Эти электрические контактные площадки 51 имеют значительно более низкое электрическое сопротивление, чем нагревательный элемент 50, и расположены таким образом, что они непосредственно или косвенно контактируют с электрическими контактными элементами 64.

Нагревательный узел, содержащий опору нагревателя, нагревательный элемент и электрические контактные площадки размещают внутри отверстия 69 в распылительном кожухе. Запрессовывают опору нагревателя в кожух распылителя, и она обеспечивает герметичное по жидкости уплотнение с кожухом 60 распылителя. При необходимости, может быть обеспечен дополнительный уплотнительный элемент, либо опора нагревателя может быть приварена или приклеена к кожуху 60 распылителя.

Как лучше всего видно на Фиг. 7, электрические контактные элементы 64 содержат сложенные фрагменты электропроводной ленты, такой как медная лента. Один конец каждого электрического контактного элемента 64 находится над электрической контактной площадкой на нагревательном узле. Противоположный конец каждого электрического контактного элемента 64 доступен с наружной стороны кожуха 60 распылителя на воздухозаборном конце. Как описано в предшествующих вариантах осуществления, электрические контактные элементы 64 взаимодействуют с соответствующими контактами на деградирующей части аэрозольной генерирующей системы типа, показанного на и описанного со ссылкой на фиг. 1.

Для закрытия отверстия 69 и нагревательного элемента предусмотрена крышка 65. Крышка может быть запрессована в кожух 60 распылителя, и при необходимости она может также функционировать в качестве кнопки. Между нагревательным элементом и крышкой образован участок канала для потока воздуха.

Резервуар может быть выполнен с возможностью повторной заправки через отверстие 69. В качестве альтернативы, на противоположной стороне кожуха распылителя может быть обеспечено второе отверстие или канал для обеспечения возможности повторной заправки резервуара. Второе отверстие может быть герметизировано посредством съемного колпачка.

При использовании картридж прикрепляют к части в виде устройства, как описано со ссылкой на Фиг. 1. С целью обеспечения возможности подачи мощности от части в виде устройства на нагревательный элемент, крышка 65 может использоваться в качестве кнопки, нажимаемой пользователем для поддержания электрического контакта между электрическими контактными площадками 51 и соответствующими электрическими контактными элементами 64. Электрические контактные элементы могут быть смещены с удалением от контактных площадок 51 и, таким образом, если крышка не нажата для прижатия сверху вниз контактных элементов 64 к контактным площадкам 51, подача мощности на нагревательный элемент будет невозможна. Если пользователь желает создать аэрозоль, он нажимает на крышку 61. Одновременно с этим он осуществляет затяжку на мундштучном конце картриджа, чтобы втянуть воздух через канал для потока воздуха. Управляющая схема, расположенная в части в виде устройства, может быть выполнена с возможностью непрерывной подачи мощности на электрические контактные элементы 64 после активации устройства. Мощность подается на нагревательный элемент, пока пользователь нажимает на крышку 61. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью прекращения подачи мощности по истечении заданного периода подачи мощности для предотвращения перегрева. Управляющая схема может быть выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления или температуры нагревательного элемента, и она может прекращать подачу мощности для предотвращения перегрева.

Картридж по третьему варианту осуществления, как и картриджи по первому и второму вариантам осуществления, обеспечивает возможность его простой сборки и является прочным и недорогим в изготовлении. Кожух распылителя и наружный кожух могут быть изготовлены формованием. Кожух распылителя может изготовлен формованием в виде цельной формованной детали. Нагревательный узел может быть собран отдельно и затем запрессован в распылительный кожух. Электрические контактные элементы могут быть приклеены к кожуху распылителя на воздухозаборном конце. В канале для потока воздуха могут быть обеспечены впускной и выпускной фильтры таким же образом, как это описано в отношении первого варианта осуществления.

Картридж согласно третьему варианту осуществления является небольшим и тонким. Он имеет прямоугольное сечение, которое легко удерживается в руке и легко помещается в кармане пользователя.

Следует понимать, что хотя в описанных примерах используется жидкий образующий аэрозоль субстрат, такие же преимущества могут быть реализованы в системах, в которых используются другие формы образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат, который является твердым или гелеобразным при комнатной температуре, тем не менее способен выделять летучие компоненты, которые конденсируются в виде жидкости в распылительной камере. Например, образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в виде гелеобразной таблетки. Образующий аэрозоль субстрат может содержать рассыпной или резаный табак.

Также следует понимать, что хотя в приведенных примерах описано использование резистивного нагревательного элемента для образования аэрозоля, те же самые принципы и конструкция могут применяться к системам, которые работают с использованием нагревательных элементов других типов, например нагревательных элементов с индукционным нагревом.

Группа изобретений относится к области генерирующих аэрозоль систем с электрическим нагревом. Распылитель для генерирующей аэрозоль системы с электрическим нагревом содержит кожух распылителя, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха, резервуарную часть для вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата; канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, причем кожух распылителя образует указанные резервуарную часть и канал для потока воздуха; планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и резервуарной частью, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с жидкостью в резервуарной части, причем планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент проходит в продольном направлении; и опорную часть для нагревателя, на которой поддерживается планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент. Опорная часть для нагревателя размещена в кожухе распылителя и расположена между резервуарной частью и каналом для потока воздуха, так что обеспечивается возможность прохождения текучей среды из резервуарной части к каналу для потока воздуха через планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, и запрессована в кожух распылителя с обеспечением отделения резервуарной части от канала для потока воздуха. Обеспечивается прочное и компактное генерирующее аэрозоль устройство, которое является простым в производстве и сборке, но при этом способно генерировать достаточный объем аэрозоля для удовлетворения потребностей пользователей. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Распылитель для генерирующей аэрозоль системы с электрическим нагревом, содержащий:

кожух распылителя, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха;

резервуарную часть для вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата;

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха, причем кожух распылителя образует указанные резервуарную часть и канал для потока воздуха;

планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и резервуарной частью, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с жидкостью в резервуарной части, причем планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент проходит в продольном направлении; и

опорную часть для нагревателя, на которой поддерживается планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, причем опорная часть для нагревателя размещена в кожухе распылителя и расположена между резервуарной частью и каналом для потока воздуха, так что обеспечивается возможность прохождения текучей среды из резервуарной части к каналу для потока воздуха через планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, причем опорная часть для нагревателя запрессована в кожух распылителя с обеспечением отделения резервуарной части от канала для потока воздуха.

2. Распылитель по п. 1, в котором опорная часть для нагревателя запрессована в кожух распылителя в направлении, перпендикулярном продольной оси.

3. Распылитель по п. 1, в котором кожух распылителя содержит отверстие, через которое может проходить опорная часть для нагревателя, и крышку, выполненную с возможностью уплотнения указанного отверстия.

4. Распылитель по п. 3, в котором крышка может быть нажата для обеспечения электрического соединения по меньшей мере одного электрического контакта с проницаемым для жидкости нагревательным элементом.

5. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, содержащий множество электрических контактов, расположенных на воздухозаборном конце распылителя и доступных с наружной стороны распылительного кожуха, причем указанные электрические контакты электрически соединены или выполнены с возможностью электрического соединения с планарным проницаемым для текучей среды нагревательным элементом.

6. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, в котором кожух распылителя представляет собой цельный компонент.

7. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, содержащий наружный кожух, причем кожух распылителя установлен с использованием прессовой посадки или защелкивающегося соединения в наружном кожухе, и кожух распылителя совместно с наружным кожухом образуют резервуарную часть для вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата.

8. Распылитель по п. 7, в котором кожух распылителя установлен с использованием прессовой посадки или защелкивающегося соединения в наружном кожухе в продольном направлении.

9. Распылитель по п. 8, в котором наружный кожух содержит мундштучную часть, на которой пользователь может осуществлять затяжки для вытягивания аэрозоля или пара, генерируемых распылителем, через выпускное отверстие для воздуха.

10. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, в котором канал для потока воздуха проходит по прямой линии между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха.

11. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, имеющий прямоугольное поперечное сечение, перпендикулярное продольному направлению.

12. Распылитель по любому из предыдущих пунктов, в котором планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент является удлиненным и имеет длину, ширину и толщину, причем длина проходит в продольном направлении и превышает ширину, а ширина превышает толщину.

13. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом, содержащая:

распылитель по любому из предыдущих пунктов и аппаратную часть,

причем аппаратная часть содержит источник питания и управляющую схему, соединенную с источником питания, и вводится во взаимодействие с распылителем для обеспечения возможности подачи мощности от источника питания на планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент.

14. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по п. 13, в которой аппаратная часть имеет продольную ось, выровненную с продольным направлением.

15. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по п. 13 или 14, содержащая мундштук, на котором пользователь может осуществлять затяжки для вытягивания аэрозоля или пара, генерируемых распылителем, через выпускное отверстие для воздуха.

16. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по п. 15, в которой аппаратная часть выполнена с возможностью подачи первой, ненулевой, мощности на нагревательный элемент или с возможностью подачи мощности, достаточной для поддержания нагревательного элемента при первой температуре или в первом температурном диапазоне, между затяжками пользователя.

17. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по п. 16, в которой аппаратная часть выполнена с возможностью подачи второй мощности на нагревательный элемент во время осуществления затяжек пользователем, причем вторая мощность выше, чем первая мощность.

18. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по любому из пп. 13-17, в которой резервуарная часть заключает в себе образующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин.

19. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом, на которой пользователь может осуществлять затяжки для вытягивания аэрозоля и которая содержит:

распылитель и аппаратную часть,

причем распылитель содержит:

кожух распылителя, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха,

резервуарную часть для вмещения жидкого образующего аэрозоль субстрата,

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха,

планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и резервуарной частью, так что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с каналом для потока воздуха, а другая сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с жидкостью в резервуарной части, причем планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент является удлиненным и имеет длину, ширину и толщину, длина проходит в продольном направлении и превышает ширину, а ширина превышает толщину; и

опорную часть для нагревателя, на которой поддерживается планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, причем опорная часть для нагревателя размещена в кожухе распылителя и расположена между резервуарной частью и каналом для потока воздуха, так что обеспечивается возможность прохождения текучей среды из резервуарной части к каналу для потока воздуха через планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент; причем опорная часть для нагревателя запрессована в кожух распылителя с обеспечением отделения резервуарной части от канала для потока воздуха; и

при этом аппаратная часть содержит источник питания и управляющую схему, соединенную с источником питания, и вводится во взаимодействие с распылителем для обеспечения возможности подачи мощности от источника питания на планарный проницаемый для жидкости нагревательный элемент, причем указанная аппаратная часть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент для подачи первой мощности на нагревательный элемент или для подачи мощности, достаточной для поддержания по меньшей мере нагревательного элемента при первой температуре или в пределах первого температурного диапазона, между затяжками, осуществляемыми пользователем.

20. Генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом по п. 19, в которой аппаратная часть выполнена с возможностью подачи второй мощности на нагревательный элемент во время осуществления затяжек пользователем, причем вторая мощность выше, чем первая мощность.

21. Картридж для генерирующей аэрозоль системы, содержащий:

кожух картриджа, имеющий впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие для воздуха;

образующий аэрозоль субстрат;

канал для потока воздуха, проходящий в продольном направлении между впускным отверстием для воздуха и выпускным отверстием для воздуха;

нагревательный узел, содержащий планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, расположенный между каналом для потока воздуха и образующим аэрозоль субстратом таким образом, что одна сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с каналом для потока воздуха, а противоположная сторона планарного проницаемого для текучей среды нагревательного элемента сообщается по текучей среде с образующим аэрозоль субстратом; и

опорную часть для нагревателя, на которой поддерживается планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент, причем опорная часть для нагревателя размещена в кожухе распылителя и расположена между резервуарной частью и каналом для потока воздуха, так что обеспечивается возможность прохождения текучей среды из резервуарной части к каналу для потока воздуха через планарный проницаемый для текучей среды нагревательный элемент; и

при этом кожух картриджа содержит стенку, проходящую в продольном направлении, и отверстие в указанной стенке, через которое размещается нагревательный узел.