УЛУЧШЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПОТОКА ВОЗДУХА В УСТРОЙСТВЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕМ АЭРОЗОЛЬ Российский патент 2023 года по МПК A24F40/485 

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль и, в частности, к организации потока воздуха в устройстве, генерирующем аэрозоль.

Генерирование аэрозоля с использованием устройства, генерирующего аэрозоль, широко известно в данной области техники. Например, известна возможность генерировать аэрозоль с помощью капиллярного устройства, генерирующего аэрозоль. Капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, обычно содержит кожух. Кожух может содержать капиллярную трубку, окруженную нагревательными элементами, и камеру образования аэрозоля. Капиллярная трубка может быть соединена с резервуаром, удерживающим испаряемую жидкость, т. е. жидкость, которая может быть испарена.

Жидкость течет через капиллярную трубку, которую нагревают до тех пор, пока не образуется перенасыщенный пар. Перенасыщенный пар выходит из капиллярной трубки в области выпуска капиллярной трубки. Перенасыщенный пар смешивается с воздухом после того, как выходит из капиллярной трубки. Таким образом перенасыщенный пар охлаждается и конденсируется с образованием аэрозоля. Выпуск аэрозольной камеры капиллярного устройства, генерирующего аэрозоль, может быть соединен с трубкой для переноса аэрозоля.

Генерирование аэрозоля может создавать трудности при его использовании, особенно для научных исследований, из-за недостаточно контролируемого взаимодействия перенасыщенного пара с воздухом. В частности, в капиллярных устройствах, генерирующих аэрозоль, это может приводить к образованию капель аэрозоля на внутренней поверхности внутри капиллярной трубки или к нежелательному распределению частиц. Такие капли аэрозоля могут адгезироваться к внутренней поверхности капиллярной трубки и действовать как ядра конденсации, в результате чего капли в итоге дорастают до достаточного размера, чтобы создавать препятствия в пути потока воздуха.

Такие нежелательные эффекты не только уменьшают образование чистого аэрозоля, но также могут повлиять на результаты научного исследования из-за образования нежелательных и нецелевых продуктов химического разложения.

Соответственно, было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое дает возможность улучшенного контроля процесса генерирования аэрозоля.

Было бы особенно желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое можно надежно использовать в научных исследованиях, связанных с генерированием аэрозоля. Для этой цели было бы также желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое дает больше возможностей для контроля важных параметров процесса образования аэрозоля из жидких капель.

Было бы особенно желательно обеспечить капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, решающее обозначенные выше задачи.

Также было бы желательно обеспечить капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, которое имеет кожух, который не становится слишком горячим в процессе использования, что улучшает обращение с устройством.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее испарительный элемент, имеющий выпуск и выполненный с возможностью испарения жидкости. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит проход для потока воздуха, проходящий от выпуска испарительного элемента и выполненный с возможностью переноса пара к выпуску устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит канал для горячего воздуха, который выполнен с возможностью направления нагретого воздуха к выпуску испарительного элемента. Устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит канал для разбавляющего воздуха, выполненный с возможностью направления окружающего воздуха в устройство, генерирующее аэрозоль, и перемешивания окружающего воздуха с паром, переносимым в проходе для потока воздуха, с образованием аэрозоля.

В одном из вариантов осуществления изобретения выпуск канала для горячего воздуха может быть расположен концентрически вокруг выпуска испарительного элемента.

Испарительный элемент может содержать нагревательный элемент. Нагревательный элемент может представлять собой электрический нагревательный элемент. Нагревательный элемент может представлять собой резистивный нагреватель или индукционный нагреватель. Нагревательный элемент может представлять собой сетчатый нагреватель или змеевиковый нагреватель.

Испарительный элемент может содержать компоновку из фитиля и катушки. Испарительный элемент может содержать компоновку сетчатого нагревателя.

Проход для потока воздуха может переносить пар и аэрозоль. Выражение «пар» обычно используется для обозначения испаренной жидкости. Выражение «аэрозоль» обычно используется для обозначения газовой смеси, в которой часть испаренной жидкости сконденсировалась и образует капли жидкости, суспендированные в потоке воздуха.

Горячий воздух из канала для горячего воздуха может образовывать «завесу» между паром и аэрозолем, переносимым в потоке воздуха, и окружающими элементами устройства, генерирующего аэрозоль. Это предотвращает контакт пара с более холодными частями устройства, генерирующего аэрозоль. Это дает возможность лучше контролировать образование аэрозоля, поскольку конденсация, которая приводит к образованию аэрозоля, по большей части предотвращается завесой горячего воздуха. Дополнительно можно в значительной степени предотвратить преждевременную конденсацию пара.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство, генерирующее аэрозоль, содержит испарительный элемент с капиллярной трубкой. Такое устройство, генерирующее аэрозоль, также называется в настоящем документе «капиллярным устройством, генерирующим аэрозоль».

В одном из вариантов осуществления изобретения предложено капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее капиллярную трубку, имеющую впуск и выпуск и выполненную с возможностью переноса испаряемой жидкости. Предусмотрен нагревательный элемент в тепловом контакте с капиллярной трубкой. Указанное капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит канал для горячего воздуха, который выполнен с возможностью направлять горячий воздух к выпуску капиллярной трубки и образовывать аэрозоль. Указанное капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль, также содержит канал для разбавляющего воздуха, который выполнен с возможностью направления окружающего воздуха в устройство и перемешивания окружающего воздуха с аэрозолем.

За счет направления горячего воздуха к выпуску капиллярной трубки, предотвращается слишком быстрое охлаждение испаренной жидкости, выходящей из выпуска капиллярной трубки. Таким образом эффективно снижается преждевременное образование аэрозоля вблизи выпуска капиллярной трубки или даже внутри капиллярной трубки. Образование аэрозоля поддерживается перемешиванием аэрозоля дальше по потоку с окружающим воздухом. Путем регулирования количества или температуры различных потоков воздуха можно влиять на образование аэрозоля для получения, например, желаемого распределения объема частиц.

Кроме того, предотвращается контактирование капель с нагревательными элементами. Соответственно, снижается риск образования карбонилов или других нежелательных составляющих.

За счет хорошо контролируемого образования аэрозоля устройство, генерирующее аэрозоль, можно использовать в научных исследованиях, что дает преимущество. Для научных исследований может быть необходимо испытательное оборудование, которое работает надежным и воспроизводимым образом в течение длительного периода времени. Такие научные исследования могут быть направлены на симуляцию потребления аэрозоля пользователем или могут относиться к исследованию долгосрочных эффектов потребления аэрозоля.

Выпуск канала для горячего воздуха может быть расположен таким образом, что поток горячего воздуха направляется вокруг выпуска капиллярной трубки капиллярного устройства, генерирующего аэрозоль. Выпуск канала для горячего воздуха может быть расположен вокруг выпуска капиллярной трубки. Предпочтительно выпуск канала для горячего воздуха может быть расположен концентрически вокруг выпуска капиллярной трубки. За счет направления потока горячего воздуха вокруг выпуска капиллярной трубки поток горячего воздуха может образовывать буфер, который экранирует испаренную жидкость от контакта с более холодными частями устройства и таким образом предотвращает конденсацию жидкости на таких более холодных поверхностях.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля.

Нагревательный модуль может содержать кожух, нагревательный элемент и капиллярную трубку в тепловом контакте с нагревательным элементом. Капиллярная трубка может быть расположена по центру в капиллярном устройстве, генерирующем аэрозоль. Капиллярная трубка может быть выполнена с возможностью принимать на своем впуске испаряемую жидкость из резервуара для жидкости. Капиллярная трубка может быть дополнительно выполнена таким образом, что выпуск капиллярной трубки соединен по текучей среде с модулем образования аэрозоля.

Нагревательный модуль может иметь длину от 30 до 40 миллиметров. Модуль образования аэрозоля может иметь диаметр от 20 до 25 миллиметров. Предпочтительно нагревательный модуль может иметь длину около 30 миллиметров и диаметр около 25 миллиметров.

Модуль образования аэрозоля может иметь любую подходящую конструкцию. Модуль образования аэрозоля может иметь в целом трубчатую форму. Модуль образования аэрозоля может сдержать кожух, в котором образованы камера образования аэрозоля и камера разбавления. Камера образования аэрозоля может быть расположена смежно с расположенным раньше по потоку концом модуля образования аэрозоля, а камера разбавления может быть расположена дальше по потоку от камеры образования аэрозоля. Модуль образования аэрозоля может иметь выпускной конец, на котором аэрозоль выходит из устройства, генерирующего аэрозоль.

Модуль образования аэрозоля может иметь длину от 40 до 50 миллиметров. В капиллярных устройствах, генерирующих аэрозоль, модуль образования аэрозоля может иметь большую длину. В капиллярных устройствах, генерирующих аэрозоль, модуль образования аэрозоля может иметь длину от 1000 до 1500 миллиметров. Модуль образования аэрозоля может иметь диаметр от 20 до 25 миллиметров. Модуль образования аэрозоля может предпочтительно иметь длину около 1000 миллиметров и диаметр около 25 миллиметров.

Нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля могут быть выполнены за одно целое.

Нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля могут быть выполнены из любого подходящего материала. Нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля могут быть выполнены из стекла или полимерного материала, такого как пирекс или плексиглас.

Нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля могут быть разъемно соединены друг с другом. Разъемное соединение может быть реализовано с помощью любых подходящих средств соединения. Разъемное соединение может быть реализовано с помощью соединительного элемента в форме переднего колпачка. Передний колпачок может быть сделан по существу трубчатой формы. Один конец переднего колпачка может быть выполнен с возможностью соединения с нагревательным модулем. Другой конец переднего колпачка может быть выполнен с возможностью соединения с модулем образования аэрозоля. Передний колпачок может содержать отверстие для обеспечения соединения по текучей среде между нагревательным модулем и модулем образования аэрозоля.

Модульная конструкция имеет множество положительных эффектов. Модули можно менять в зависимости от предпочтений пользователя. В случае неисправности достаточно заменить дефектные модули, а исправные модули можно использовать далее.

Соединительный элемент может быть выполнен из полимерного материала. Соединительный модуль может быть выполнен из полиарилэфиркетона (PAEK), полиэфирэфиркетона (PEEK), полиэфирэфиркетонкетона (PEEKK) или политетрафторэтилена (PTFE).

Соединительный элемент может иметь длину от 20 до 25 миллиметров. Соединительный элемент может иметь диаметр от 25 до 50 миллиметров. Предпочтительно соединительный элемент может иметь длину около 20 миллиметров и диаметр около 40 миллиметров.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть дополнительно выполнено с возможностью введения нагретого воздуха из канала для горячего воздуха в камеру образования аэрозоля и введения окружающего воздуха из канала для разбавляющего воздуха в камеру разбавления.

Капиллярная трубка может быть расположена по центру в нагревательном модуле. Нагревательный элемент может быть расположен в тепловом контакте вокруг капиллярной трубки. Это обеспечивает хороший тепловой контакт между нагревательным элементом и капиллярной трубкой. Кожух может быть расположен вокруг нагревательного элемента.

Капиллярная трубка может быть выполнена из любого подходящего инертного материала. Подходящие материалы для капиллярной трубки включают стекло и титан.

Капиллярная трубка может иметь длину от 35 до 45 миллиметров и диаметр до 2 миллиметров. Предпочтительно капиллярная трубка может иметь длину около 35 миллиметров и диаметр 1 миллиметр.

Нагревательный элемент может представлять собой электрический нагревательный элемент. Нагревательный элемент может представлять собой резистивный или индукционный нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать два полуцилиндрических нагревательных сегмента. Каждый из указанных полуцилиндрических нагревательных сегментов может содержать два нагревательных сегмента, таким образом что, в целом нагревательный элемент может состоять из четырех нагревательных сегментов.

Нагревательный элемент может управляться любым подходящим контроллером. Может быть предусмотрен термоэлемент для мониторинга и контроля температуры нагревательного элемента.

Насос может использоваться для доставки испаряемой жидкости в капиллярную трубку. Насос может представлять собой перистальтический насос.

Канал для горячего воздуха может быть расположен в нагревательном модуле. Канал для горячего воздуха может быть расположен в тепловом контакте с нагревательным элементом. Нагревательный элемент может использоваться для обеспечения нагрева, необходимого для генерирования горячего воздуха. Таким образом, нагревательный элемент используется одновременно для двух целей. Нагревательный элемент используется для обеспечения нагрева, необходимого для испарения жидкости внутри капиллярной трубки. В то же время нагревательный элемент может использоваться для обеспечения нагрева, необходимого для генерирования потока горячего воздуха. Такие варианты реализации представляют особенно эффективное применение компонентов устройства. Нагреватель используется для цели нагревания жидкости и воздуха для смешивания с испаренной жидкостью. Дополнительный нагреватель не нужен.

Канал для горячего воздуха может быть расположен радиально наружу от нагревательного элемента. Канал для горячего воздуха может быть расположен радиально наружу от нагревательного элемента и между нагревательным элементом и кожухом нагревательного модуля. Канал для горячего воздуха может быть выполнен в виде кольцевого канала, расположенного концентрически вокруг нагревательного элемента. Канал для горячего воздуха может быть расположен таким образом, чтобы полностью окружать радиальную внешнюю поверхность нагревательного элемента. Такое расположение канала для горячего воздуха позволяет получить большую поверхность контакта с нагревательным элементом. Такое расположение делает возможным хороший тепловой контакт и быстрый перенос тепла на поток горячего воздуха.

В то же время канал для горячего воздуха может действовать как тепловой экран для кожуха. В процессе использования тепло, генерируемое нагревательным элементом, неизбежно перемещается по направлению к кожуху. Таким образом, кожух имеет тенденцию становиться горячим в процессе использования, что может сделать обращение с устройством некомфортным. Направление потока горячего воздуха между нагревательным элементом и кожухом обеспечивает поглощение тепла горячим потоком воздуха, что предотвращает перегревание кожуха в процессе использования.

В тех вариантах осуществления, где канал для горячего воздуха расположен в нагревательном модуле, нагревательный модуль может содержать впуск для воздуха. Дополнительно еще одно отверстие может быть необходимо для направления потока горячего воздуха из нагревательного модуля в камеру образования аэрозоля модуля образования аэрозоля. Для этой цели нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью установления соединения по текучей среде канала для горячего воздуха с камерой образования аэрозоля.

Соединительный элемент может содержать впуск в виде точечного отверстия, через который канал для горячего воздуха соединяется по текучей среде с камерой образования аэрозоля. Впуск в виде точечного отверстия соединительного элемента может быть расположен концентрически вокруг выпуска капиллярной трубки. Впуск в виде точечного отверстия соединительного элемента может иметь диаметр до 3 миллиметров, и предпочтительно диаметр около 2 миллиметров.

За счет размещения впуска в виде точечного отверстия концентрически вокруг выпуска капиллярной трубки поток горячего воздуха выходит одновременно с паром из капиллярной трубки в камеру образования аэрозоля модуля образования аэрозоля. Поток горячего воздуха образует оболочку вокруг пара и таким образом предотвращает слишком быстрое охлаждение пара и его конденсацию или скопление вокруг отверстия капиллярной трубки.

Канал для горячего воздуха также может быть расположен только в модуле образования аэрозоля. В таких вариантах осуществления нагретый воздух генерируется другим нагревательным элементом, например внешним нагревателем. Модуль образования аэрозоля содержит первый впуск для воздуха для введения воздуха, нагретого извне. Затем поток горячего воздуха направляется внутрь модуля образования аэрозоля в направлении к выходу капиллярной трубки. Для этой цели модуль образования аэрозоля может содержать первый трубчатый элемент. Внутренний объем первого трубчатого элемента может определять камеру образования аэрозоля. Первый трубчатый элемент может быть расположен по центру внутри камеры, образующей аэрозоль. Внутреннее пространство между первым трубчатым элементом и кожухом модуля образования аэрозоля может определять канал горячего воздуха, который направляет горячий воздух от первого впуска для воздуха в направлении к выходу капиллярной трубки. Выпуск канала для горячего воздуха может быть выполнен таким образом, что поток горячего воздуха также образует оболочку для пара, покидающего капиллярную трубку.

Горячий воздух может быть нагрет до температуры от 50 до 250 градусов по Цельсию. Горячий воздух может быть нагрет до температуры от 50 до 180 градусов по Цельсию.

Канал для разбавляющего воздуха может быть расположен в модуле образования аэрозоля устройства, генерирующего аэрозоль. Канал для разбавляющего воздуха выполнен с возможностью направления холодного окружающего воздуха в устройство и перемешивания окружающего воздуха с аэрозолем. Поток холодного воздуха может быть направлен в камеру разбавления. Поток холодного воздуха может быть перемешан в камере разбавления с аэрозолем, генерируемым в расположенной раньше по потоку камере образования аэрозоля. За счет перемешивания аэрозоля с окружающим воздухом объем аэрозоля увеличивается. Полученный разбавленный аэрозоль течет в направлении к выпуску для воздуха устройства, генерирующего аэрозоль, при отсутствии конденсации или со значительно сниженной конденсацией аэрозоля на внутренних поверхностях модуля образования аэрозоля.

Окружающий воздух может быть холодным воздухом. Окружающий воздух может быть кондиционирован перед перемешиванием с аэрозолем. Кондиционирование окружающего воздуха может включать регулирование относительной влажности, температуры и фильтрацию. Окружающий воздух может быть кондиционирован до любой температуры от -25 до 80 градусов по Цельсию. Окружающий воздух может представлять собой технологический воздух с температурой около 22 градусов по Цельсию. Окружающий воздух может представлять собой профильтрованный с использованием хепа-фильтра технологический воздух с температурой около 22 градусов по Цельсию и относительной влажностью около 60 процентов.

Модуль образования аэрозоля может содержать впуск для холодного воздуха. Канал для разбавляющего воздуха может проходить от впуска для холодного воздуха до камеры разбавления. Канал для разбавляющего воздуха может быть образован в кольцевом пространстве между вторым трубчатым элементом и кожухом модуля образования аэрозоля. Второй трубчатый элемент может быть выполнен за одно целое с и в продолжение первого трубчатого элемента.

Первый и второй трубчатые элементы могут иметь объединенную длину от 500 до 800 миллиметров и предпочтительно имеют длину около 700 миллиметров.

Подводки воздуха к впускам для воздуха устройства, генерирующего аэрозоль, могут обеспечиваться в виде подводок воздуха контролируемого объема. Подводки воздуха могут включать воздух под давлением (синтетический). Подводки воздуха могут быть реализованы с возможностью обеспечения технологического воздуха, отрегулированного по влажности, кондиционированного по температуре и профильтрованного через (хепа-)фильтр. Использование технологического воздуха с контролируемым объемом и давлением позволяет избежать потенциального обратного тока воздуха.

Ниже представлен не являющийся исчерпывающим список неограничивающих примеров. Любые один или более признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в данном документе.

Пример A: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее испарительный элемент, имеющий выпуск и выполненный с возможностью испарения жидкости, проход для потока воздуха, проходящий от выпуска испарительного элемента и выполненный с возможностью переноса пара к выпуску устройства, генерирующего аэрозоль, канал для горячего воздуха, выполненный с возможностью направления нагретого воздуха к выпуску испарительного элемента, и канал для разбавляющего воздуха, выполненный с возможностью направления окружающего воздуха в устройство и перемешивания окружающего воздуха с паром, переносимым в проходе для потока воздуха, с образованием аэрозоля.

Пример B: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A, в котором выпуск канала для горячего воздуха расположен концентрически вокруг выпуска испарительного элемента.

Пример C: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером A или B, в котором испарительный элемент содержит капиллярную трубку и нагревательный элемент, причем капиллярная трубка имеет впуск и выпуск и выполнена с возможностью переноса испаряемой жидкости, и при этом нагревательный элемент находится в тепловом контакте с капиллярной трубкой.

Пример D: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором указанное устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля, которые соединены друг с другом.

Пример E: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля соединены соединительным элементом.

Пример F: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором модуль образования аэрозоля содержит камеру образования аэрозоля и камеру разбавления.

Пример G: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором камера образования аэрозоля расположена смежно с расположенным раньше по потоку концом модуля образования аэрозоля, и камера разбавления расположена дальше по потоку от камеры образования аэрозоля.

Пример H: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором нагретый воздух из канала для горячего воздуха вводится в камеру образования аэрозоля, и окружающий воздух из канала для разбавляющего воздуха вводится в камеру разбавления.

Пример I: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров C-H, в котором канал для горячего воздуха расположен в тепловом контакте с нагревательным элементом.

Пример J: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером I, в котором нагревательный элемент расположен вокруг расположенной по центру капиллярной трубки, и канал для горячего воздуха расположен радиально наружу от нагревательного элемента.

Пример K: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров I и J, в котором соединительный элемент содержит впуск в виде точечного отверстия, через которое канал для горячего воздуха соединен по текучей среде с камерой образования аэрозоля.

Пример L: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров I-K, в котором впуск в виде точечного отверстия соединительного элемента расположен концентрически вокруг выпуска капиллярной трубки.

Пример M: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором канал для горячего воздуха расположен в модуле образования аэрозоля, и нагретый воздух генерируется внешним нагревателем.

Пример N: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором модуль образования аэрозоля содержит расположенную по центру трубку, причем внутренний объем этой трубки образует камеру образования аэрозоля.

Пример O: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из предшествующих примеров, в котором каналы для воздуха в модуле образования аэрозоля образованы между внешней поверхностью трубки и внутренней поверхностью кожуха.

Пример P: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров C-O, в котором капиллярная трубка расположена по центру в капиллярном устройстве, генерирующем аэрозоль, и выполнена с возможностью принимать испаряемую жидкость из резервуара.

Пример Q: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров C-P, в котором для доставки испаряемой жидкости к капиллярной трубке используется насос.

Пример R: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров C-Q, в котором нагревательный элемент содержит два полуцилиндрических нагревательных сегмента, каждый из которых содержит еще два нагревательных сегмента.

Пример S: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с любым из примеров C-R, дополнительно содержащее термоэлемент для мониторинга температуры нагревательного элемента.

Признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, могут быть в равной степени применены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

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

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

на Фиг. 2 показано модифицированное капиллярное устройство, генерирующее аэрозоль;

Фиг. 3 схематически иллюстрирует организацию потока воздуха в устройстве согласно Фиг. 2;

на Фиг. 4 показана модификация капиллярного устройства, генерирующего аэрозоль, представленного на Фиг. 2.

На Фиг. 1 изображен первый вариант осуществления капиллярного устройства 10, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением. Капиллярное устройство 10, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный модуль 12 и модуль 14 образования аэрозоля, которые соединены друг с другом с помощью соединительного элемента в форме переднего колпачка 16.

Нагревательный модуль 12 содержит в целом цилиндрический кожух 20, нагревательный элемент 22 и капиллярную трубку 24. Капиллярная трубка 24 расположена по центру в нагревательном модуле 12 и окружена нагревательным элементом 22 и находится с ним в тепловом контакте. Нагревательный элемент 22 содержит два полуцилиндрических нагревательных сегмента 22a, 22b, каждый из которых содержит еще два нагревательных сегмента.

Капиллярная трубка 24 соединена по текучей середе с резервуаром для жидкости (не показан). На Фиг. 1 капиллярная трубка 24 принимает аэрозолизируемую жидкость из резервуара для жидкости через трубчатую структуру 26. Перистальтический насос (не показан) может использоваться для закачивания жидкости в капиллярную трубку 24. Аэрозолизируемая жидкость прокачивается через капиллярную трубку 24 и нагревается за счет тепловой энергии, поступающей от нагревательного элемента 22. При нагревании аэрозолизируемая жидкость преобразуется в перенасыщенный пар или горячий аэрозоль.

Нагревательный модуль 12 также может содержать одну или более термопар (не показаны) для мониторинга температуры, создаваемой нагревательным элементом 22. Измеренную температуру можно использовать в качестве обратной связи для управления питанием, подаваемым на нагревательный элемент 22.

Нагревательный модуль 12 соединен с модулем 14 образования аэрозоля передним колпачком 16. Передний колпачок 16 представляет собой в целом трубчатый элемент, имеющий резьбу 30, 32 на каждом из концов. Резьба 30 на расположенном раньше по потоку конце используется для соединения переднего колпачка 16 с нагревательным модулем 12. Резьба 32 на расположенном дальше по потоку конце используется для соединения переднего колпачка 16 с модулем 14 образования аэрозоля. Передний колпачок 16 имеет центральное отверстие 18, через которое проходит капиллярная трубка 24. Когда капиллярное устройство 10, генерирующее аэрозоль, полностью собрано, выпуск 28 капиллярной трубки 24 расположен таким образом, что испаренная жидкость выпускается в камеру 42 образования аэрозоля модуля 14 образования аэрозоля.

Модуль 14 образования аэрозоля капиллярного устройства 10, генерирующего аэрозоль, содержит кожух 40 с впусками 44, 46 для воздуха, первым трубчатым элементом 48a и вторым трубчатым элементом 48b. В варианте осуществления, представленном на Фиг. 1, первый и второй трубчатые элементы 48a, 48b выполнены за одно целое.

Модуль 14 образования аэрозоля содержит первый впуск 44 для воздуха для введения горячего воздуха. Горячий воздух создается за счет использования внешнего нагревателя (не показан). Поток горячего воздуха направляется через кольцевой канал 50 для горячего воздуха от впуска 44 для горячего воздуха модуля 14 образования аэрозоля по направлению к выходу 28 капиллярной трубки 24. Канал 50 для горячего воздуха образован кольцевым пространством между первым трубчатым элементом 48a и кожухом 40 модуля 14 образования аэрозоля. Выпуск канала 50 для горячего воздуха расположен концентрически вокруг выпуска 28 капиллярной трубки 24. За счет этого поток горячего воздуха, выпускаемый из канала 50 для горячего воздуха, образует оболочку для перенасыщенного пара, покидающего капиллярную трубку 24.

Внутренний объем первого трубчатого элемента 48a образует камеру 42 образования аэрозоля, в которую выпускаются перенасыщенный пар и поток горячего воздуха.

Модуль 14 образования аэрозоля содержит второй впуск 46 для воздуха для введения холодного окружающего воздуха. Поток холодного воздуха направляется через канал 52 для разбавляющего воздуха от впуска 46 для холодного воздуха модуля образования аэрозоля по направлению к камере 43 разбавления. Канал 52 для разбавляющего воздуха образован в кольцевом пространстве между вторым трубчатым элементом 48b и кожухом 40 модуля 14 образования аэрозоля. В камере 43 разбавления поток холодного воздуха перемешивается с аэрозолем, образованным в камере 42 образования аэрозоля. Полученный разбавленный аэрозоль течет далее к выпуску 54 для аэрозоля капиллярного устройства 10, генерирующего аэрозоль.

На Фиг. 2 показан другой вариант осуществления капиллярного устройства 10, генерирующего аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением. Капиллярное устройство 10, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный модуль 12 и модуль 14 образования аэрозоля, которые соединены друг с другом с помощью переднего колпачка 16.

В этом варианте осуществления модуль 14 образования аэрозоля содержит только один впуск 46 для воздуха, который соответствует впуску 46 для холодного воздуха в первом варианте осуществления. Холодный окружающий воздух направляется через канал 52 для разбавляющего воздуха в камеру 43 разбавления для перемешивания с аэрозолем в ней.

В этом варианте осуществления кольцевой канал 50 для горячего воздуха содержится в нагревательном модуле 12 и образован в кольцевом пространстве между нагревательным элементом 22 и кожухом 20 нагревательного модуля 12. Нагревательный модуль 12 содержит впуск 56 для воздуха. Воздух, вводимый через впуск 56 для воздуха, направляется вдоль канала 50 для горячего воздуха. Канал 50 для горячего воздуха находится в тепловом контакте с нагревательным элементом 22 таким образом, что воздух, направляемый в канал 50 для горячего воздуха, нагревается тепловой энергией от нагревательного элемента 22.

Также в этом варианте осуществления нагревательный модуль 12 и модуль 14 образования аэрозоля соединены посредством переднего колпачка 16 с резьбой. Передний колпачок 16 имеет по существу такую же форму, как передний колпачок 16, описанный в связи с Фиг. 1. Однако передний колпачок 16 согласно Фиг. 2 дополнительно выполнен с возможностью соединять по текучей среде канал 50 для горячего воздуха и камеру 42 образования аэрозоля модуля 14 образования аэрозоля. Для этой цели центральное отверстие 18 в переднем колпачке 16 имеет внутренний диаметр, который больше внешнего диаметра капиллярной трубки 24. Поток горячего воздуха из канала 50 для горячего воздуха передается концентрически с капиллярной трубкой 24 через отверстие 18 переднего колпачка 16.

Организация потока в этом варианте осуществления схематически показана на Фиг. 3. Капиллярная трубка 24 проходит от нагревательного модуля 12 через отверстие 18 в камеру 42 образования аэрозоля модуля 14 образования аэрозоля. Перенасыщенный пар выпускается из выпускного конца 28 капиллярной трубки 24 в камеру 42 образования аэрозоля. Одновременно поток горячего воздуха из канала 50 для горячего воздуха направляется через кольцевую щель между капиллярной трубкой 24 и стенкой 18a переднего колпачка 16 и также выпускается в камеру 42 образования аэрозоля модуля 14 образования аэрозоля. Поток горячего воздуха образует оболочку для перенасыщенной жидкости, предотвращая за счет этого преждевременную конденсацию. Внешний диаметр капиллярной трубки 24 составляет около 1 миллиметра. Внутренний диаметр отверстия 18 в переднем колпачке 16 составляет около 2 миллиметров.

На Фиг. 4 показана модификация варианта осуществления, показанного на Фиг. 2.

Здесь снова канал 56 для горячего воздуха содержится в нагревательном модуле 12, и организация потока горячего воздуха реализована как показано на Фиг. 3. В этом варианте осуществления канал 52 для разбавляющего воздуха имеет два выпуска 58, 60. Первый выпуск 58 соответствует выпуску, описанному со ссылкой на Фиг. 2, и выпускает поток холодного воздуха в камеру 43 разбавления модуля 14 образования аэрозоля. Дополнительный выпуск 60 для холодного воздуха образован вблизи выпускного конца 28 капиллярной трубки 24. Выпуск 60 выполнен концентрическим с выпуском 28 капиллярной трубки 24, а также концентрическим с отверстием 18. За счет примешивания холодного воздуха в камере 42 образования аэрозоля можно получить желаемый профиль итогового аэрозоля.

Изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, в частности к организации потока воздуха в устройстве, генерирующем аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит испарительный элемент, имеющий выпуск и выполненный с возможностью испарения жидкости, проход для потока воздуха, проходящий от выпуска испарительного элемента и выполненный с возможностью переноса пара к выпуску устройства, генерирующего аэрозоль, канал для горячего воздуха, выполненный с возможностью направления нагретого воздуха к выпуску испарительного элемента, и канал для разбавляющего воздуха, выполненный с возможностью направления окружающего воздуха в устройство и перемешивания окружающего воздуха с паром, переносимым в проходе для потока воздуха, с образованием аэрозоля. Технический результат - обеспечение устройства, генерирующего аэрозоль, которое дает возможность улучшенного контроля процесса генерирования аэрозоля. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее

испарительный элемент, имеющий выпуск и выполненный с возможностью испарения жидкости,

проход для потока воздуха, проходящий от выпуска испарительного элемента и выполненный с возможностью переноса пара к выпуску устройства, генерирующего аэрозоль,

канал для горячего воздуха, выполненный с возможностью направления нагретого воздуха к выпуску испарительного элемента, и

канал для разбавляющего воздуха, выполненный с возможностью направления окружающего воздуха в устройство и перемешивания окружающего воздуха с паром, переносимым в проходе для потока воздуха, с образованием аэрозоля.

2. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1, отличающееся тем, что выпуск канала для горячего воздуха расположен концентрически вокруг выпуска испарительного элемента.

3. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1 или 2, отличающееся тем, что испарительный элемент содержит капиллярную трубку и нагревательный элемент, причем капиллярная трубка имеет впуск и выпуск и выполнена с возможностью переноса испаряемой жидкости, и при этом нагревательный элемент находится в тепловом контакте с капиллярной трубкой.

4. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля, которые соединены друг с другом.

5. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 4, отличающееся тем, что нагревательный модуль и модуль образования аэрозоля соединены соединительным элементом.

6. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 4 или 5, отличающееся тем, что модуль образования аэрозоля содержит камеру образования аэрозоля и камеру разбавления.

7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 6, отличающееся тем, что камера образования аэрозоля расположена смежно с расположенным раньше по потоку концом модуля образования аэрозоля, и камера разбавления расположена дальше по потоку от камеры образования аэрозоля.

8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 6 или 7, отличающееся тем, что нагретый воздух из канала для горячего воздуха вводится в камеру образования аэрозоля, и окружающий воздух из канала для разбавляющего воздуха вводится в камеру разбавления.

9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 3-8, отличающееся тем, что канал для горячего воздуха расположен в тепловом контакте с нагревательным элементом.

10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 9, отличающееся тем, что нагревательный элемент расположен вокруг расположенной по центру капиллярной трубки, и канал для горячего воздуха расположен радиально наружу от нагревательного элемента.

11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 9 или 10, отличающееся тем, что соединительный элемент содержит впуск в виде точечного отверстия, через который канал для горячего воздуха соединен по текучей среде с камерой образования аэрозоля.

12. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что впуск в виде точечного отверстия соединительного элемента расположен концентрически вокруг выпуска капиллярной трубки.

13. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 4-12, отличающееся тем, что канал для горячего воздуха расположен в модуле образования аэрозоля, и нагретый воздух генерируется внешним нагревателем.

14. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 4-13, отличающееся тем, что модуль образования аэрозоля содержит расположенную по центру трубку, причем внутренний объем этой трубки образует камеру образования аэрозоля.

15. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 4-14, отличающееся тем, что каналы для воздуха в модуле образования аэрозоля образованы между внешней поверхностью трубки и внутренней поверхностью кожуха.