УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, С ФОТОННЫМИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ СРЕДСТВАМИ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/46 

Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль.

Известным является предоставление устройства, генерирующего аэрозоль, для генерирования вдыхаемого пара. Такие устройства могут нагревать субстрат, образующий аэрозоль, содержащийся в изделии, генерирующем аэрозоль, без сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь форму, подходящую для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь форму стержня. Нагревательный элемент может быть расположен в нагревательной камере или вокруг нее для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, после того как изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль.

Известно нагревание субстрата, образующего аэрозоль, посредством нагрева поверхности, которая находится в тепловом контакте с субстратом, образующим аэрозоль. Тепло от нагреваемой поверхности передается на субстрат, образующий аэрозоль, посредством тепловой проводимости. Это зачастую требует наличия непосредственного физического контакта между нагреваемой поверхностью и субстратом, образующим аэрозоль. В целом, остатки, образуемые из нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль, могут накапливаться на нагреваемых поверхностях, контактирующих с субстратом.

Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, бесконтактным способом. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, без физического контактирования нагреваемой поверхности с субстратом, образующим аэрозоль. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, с меньшим накоплением остатков.

Было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее лишь низкую тепловую массу, требующую нагрева. Было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое может быстро нагреваться. Было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое обеспечивает быстрое реагирование температуры субстрата, образующего аэрозоль, на изменение протокола нагрева.

Было бы желательно предусмотреть устройство, генерирующее аэрозоль, с низкими эффектами теплового гистерезиса. Было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое эффективно нагревает субстрат. Было бы желательно обеспечить устройство, генерирующее аэрозоль, которое обеспечивает быстрое реагирование температуры субстрата, образующего аэрозоль, на изменение целевой температуры.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать нагревательную камеру для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе может содержать фотонное устройство, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательную камеру для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит фотонное устройство, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

Нагревательная камера может содержать первую боковую стенку, параллельную продольной оси нагревательной камеры. Нагревательная камера может содержать вторую боковую стенку, размещенную перпендикулярно первой боковой стенке. Поверхность первой боковой стенки может быть больше поверхности второй боковой стенки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения через по меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

Падающий пучок электромагнитного излучения может попадать в нагревательную камеру, например, через прозрачную часть первой боковой стенки или через отверстие в первой боковой стенке. После воздействия электромагнитного излучения температура субстрата, образующего аэрозоль, может повышаться до температуры субстрата, образующего аэрозоль, необходимой для процесса образования аэрозоля.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения к субстрату, образующему аэрозоль, или на субстрат, образующий аэрозоль. Пучок электромагнитного излучения, направленный на субстрат, образующий аэрозоль, или к нему, может по меньшей мере частично проникать в субстрат, образующий аэрозоль.

В контексте настоящего документа термины «поверхность первой боковой стенки» и «поверхность второй боковой стенки» относятся к соответствующим площадям или к площадям поверхности боковых стенок. Площадь первой боковой стенки превышает площадь второй боковой стенки.

Например, нагревательная камера может иметь форму продолговатого цилиндра, в некоторой степени напоминающую форму традиционной сигареты. В некоторых вариантах осуществления первая боковая стенка может быть цилиндрической боковой стенкой продолговатого цилиндра, а вторая боковая стенка может быть как верхней, так и нижней стенкой цилиндра.

Например, нагревательная камера может иметь форму плоского цилиндра, в некоторой степени напоминающую форму диска или монеты. В таком варианте осуществления первая боковая стенка может представлять собой одну или обе из верхней и нижней стенок цилиндра, а вторая боковая стенка может представлять собой цилиндрическую боковую стенку плоского цилиндра.

Путем освещения субстрата через первую боковую стенку нагревательной камеры с большой площадью может преимущественно освещаться большая площадь поверхности субстрата, образующего аэрозоль. Это может быть особенно преимущественным, когда фотонное устройство использует электромагнитное излучение с ограниченной глубиной проникновения в субстрат, образующий аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать путь потока воздуха, проходящий через нагревательную камеру в направлении, параллельном первой боковой стенке нагревательной камеры.

Пучок электромагнитного излучения может быть направлен через первую боковую стенку нагревательной камеры, а путь потока воздуха может проходить в направлении, параллельном первой боковой стенке нагревательной камеры. Направление пучка электромагнитного излучения, поступающего в нагревательную камеру, может быть по существу ортогональным направлению пути потока воздуха внутри нагревательной камеры.

В отличие от проводимости или конвекции, фотонное устройство передает энергию посредством электромагнитных волн. Нагревая субстрат, образующий аэрозоль, с помощью пучка электромагнитного излучения, устройство, генерирующее аэрозоль, может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, бесконтактным способом. Для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, не требуется физического контакта или требуется лишь небольшой физический контакт между субстратом, образующим аэрозоль, и нагреваемой поверхностью теплопроводного элемента. Исключение или уменьшение нагреваемой поверхности теплопроводного элемента может уменьшить общую тепловую массу, требующую нагрева. Это может обеспечить высокую скорость и высокую эффективность нагрева.

Отсутствие или наличие очень небольшого физического контакта между субстратом, образующим аэрозоль, и нагреваемой поверхностью также может уменьшить накопление остатков во время использования.

Низкая тепловая масса может быть предпочтительной для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения более быстрого нагрева субстрата, образующего аэрозоль, до желаемой температуры. Низкая тепловая масса может быть предпочтительной для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения уменьшения воздействия теплового гистерезиса. Низкая тепловая масса может быть предпочтительной для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения более эффективного нагрева субстрата.

Фотонное устройство может иметь более короткое время отклика на включение/выключение по сравнению с другими нагревателями, такими как, например, резистивные нагреватели. Короткое время отклика фотонного устройства может быть предпочтительным для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения более быстрого нагрева субстрата, образующего аэрозоль, до желаемой температуры. Короткое время отклика фотонного устройства может быть предпочтительным для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения меньшего воздействия теплового гистерезиса. Короткое время отклика фотонного устройства может быть предпочтительным для устройства, генерирующего аэрозоль, для обеспечения более эффективного нагрева субстрата. Например, нагрев можно быстро отключить и снова включить в зависимости от того, обнаружена ли затяжка датчиком затяжки устройства, генерирующего аэрозоль. Более короткое время отклика может обеспечить более точный динамический контроль нагрева при изменении подачи питания в зависимости от времени. Например, температура субстрата, образующего аэрозоль, может быть быстро повышена до желаемой температуры за счет увеличения подаваемого питания, когда температура падает ниже заданного порога.

Фотонное устройство может содержать источник света. Фотонное устройство может содержать одно или более электронных устройств на основе полупроводников, лазер, светоизлучающий диод, лазерный диод и ИК-излучатель. Фотонное устройство может содержать лазерный ИК-диод. Фотонное устройство может содержать множество источников света. Фотонное устройство может содержать 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 источников света. Фотонное устройство может содержать 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 лазерных ИК-диодов.

В контексте данного документа термин «ИК» относится к инфракрасному излучению. Как правило, инфракрасный свет может представлять собой электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от приблизительно 780 нанометров до приблизительно 15 микрометров или даже до приблизительно 1000 микрометров.

Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью испускания электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 800 нанометров до 2500 нанометров. Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью испускания электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 1100 нанометров до 2000 нанометров. Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью испускания электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 1400 нанометров до 1700 нанометров. Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью испускания электромагнитного излучения с длиной волны приблизительно 1550 нанометров.

Различные материалы поглощают ИК-излучение на разных частотах. Тщательный выбор длины волны может способствовать тому, что одни вещества эффективно нагреваются, в то время как другие остаются при значительно более низких температурах. Соответственно, фотонное устройство согласно настоящему изобретению может обеспечивать целенаправленный нагрев в зависимости от одного или более компонентов субстрата, образующего аэрозоль. Целевое ИК-излучение не обязательно нагревает окружающий воздух. Это означает, что можно добиться более эффективного нагрева. Также предоставляется больше свободы при разработке конструкции, поскольку воздушный зазор может снизить тепловые потери. Таким образом, потенциально может потребоваться меньше изоляционного материала.

Еще одним преимуществом средств ИК-нагрева может быть быстрая тепловая реакция. Субстрат, образующий аэрозоль, может существенно нагреваться только во время облучения.

Фотонное устройство может выполнять функцию ИК-излучателя. При выборе подходящего ИК-излучателя следует учитывать состав субстрата, образующего аэрозоль. ИК-излучатель может быть выбран с учетом одного или более свойств ИК-излучателя. Одно или более свойств ИК-излучателя могут быть выбраны в зависимости от одного или более компонентов субстрата, образующего аэрозоль. Например, указанные одно или более свойств ИК-излучателя могут включать любое из или комбинацию из: длины волны, частоты, размера пятна, перестраиваемого источника, импульсной или непрерывной волны, энергии и питания. Например, длина волны ИК-излучателя может быть выбрана с учетом поглощения ИК-излучения одним или более компонентами субстрата, образующего аэрозоль. Длина волны ИК-излучателя может быть выбрана с учетом пропускания ИК-излучения одним или более компонентами субстрата, образующего аэрозоль.

Длина волны ИК-излучателя может соответствовать полосам поглощения ИК-излучения компонента субстрата, образующего аэрозоль. Длина волны ИК-излучателя может соответствовать полосам поглощения ИК-излучения двух или более компонентов субстрата, образующего аэрозоль.

Например, длина волны ИК-излучателя может соответствовать полосам поглощения ИК-излучения одного или более из глицерола, мелассы, сахаров, инвертированных сахаров, табака, производных табака или любого другого компонента субстрата, образующего аэрозоль, как будет описано ниже.

Термин «длина волны» может относиться к одиночной длине волны, множеству одиночных длин волн, диапазону длин волн, множеству диапазонов длин волн или любой их комбинации.

Например, в субстрате, образующем аэрозоль, может присутствовать относительно большое количество глицерола, и требования к длине волны могут быть адаптированы к полосам сильного поглощения глицерола. Полосы сильного поглощения ИК-излучения глицерола обнаруживаются при длинах волн ИК-излучения от 1300 нанометров до 2000 нанометров. Соответственно, ИК-излучатель может излучать ИК-излучение в диапазоне от 800 нм до 2300 нм, предпочтительно от 1300 нм до 2000 нм.

ИК-излучатель может быть адаптирован к полосам поглощения ИК-излучения любого из компонентов субстрата, образующего аэрозоль. ИК-излучатель может быть адаптирован для пропускания ИК-излучения любого из компонентов субстрата, образующего аэрозоль.

Управление интенсивностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, ИК-излучателем может быть достигнуто за счет смещения длины волны нагрева немного в сторону от резонанса от уже выбранной. Это может преимущественно максимально увеличить поглощение желаемого соединения из субстрата, образующего аэрозоль, например глицерола. В некоторых вариантах осуществления управление интенсивностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, может быть достигнуто за счет изменения питания, подаваемого на ИК-излучатель.

Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью облучения площади поверхности субстрата, образующего аэрозоль, от 0,1 квадратного сантиметра до 10 квадратных сантиметров. Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью облучения площади поверхности субстрата, образующего аэрозоль, от 0,2 квадратного сантиметра до 4,1 квадратных сантиметров. Фотонное устройство может быть выполнено с возможностью облучения площади поверхности субстрата, образующего аэрозоль, размером приблизительно 2 квадратных сантиметра.

Мощность пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 0,1 Вт до 30 Вт. Мощность пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 0,5 Вт до 25 Вт. Мощность пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 2 Вт до 6 Вт. Мощность пучка электромагнитного излучения может быть около 4 Вт.

Плотность энергии пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 0,5 Вт на квадратный сантиметр до 100 Вт на квадратный сантиметр. Плотность энергии пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 1 Вт на квадратный сантиметр до 20 Вт на квадратный сантиметр. Плотность энергии пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 2 Вт на квадратный сантиметр до 6 Вт на квадратный сантиметр.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено таким образом, что расстояние вдоль оптического пути между фотонным устройством и поверхностью субстрата, образующего аэрозоль, составляет от 0,1 сантиметра до 50 сантиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено таким образом, что расстояние вдоль оптического пути между фотонным устройством и поверхностью субстрата, образующего аэрозоль, составляет от 2 сантиметров до 30 сантиметров.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать систему охлаждения для охлаждения фотонного устройства. Система охлаждения может содержать путь потока воздуха, проходящий от впускного отверстия для воздуха к нагревательной камере через фотонное устройство. Фотонное устройство может охлаждаться наружным воздухом, поступающим в устройство через впускное отверстие для воздуха и проходящим через фотонное устройство. Тепло, излучаемое фотонным устройством, может использоваться для предварительного нагрева воздуха, проходящего через фотонное устройство, перед входом в нагревательную камеру. Таким образом, может быть дополнительно повышена энергетическая эффективность устройства, генерирующего аэрозоль. Система охлаждения может использовать пассивное охлаждение, активное охлаждение или и то, и другое. Система охлаждения может содержать трубопровод из теплопроводного материала. Система охлаждения может гарантировать, что фотонное устройство содержится при безопасной рабочей температуре, что позволяет избежать повреждений.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать защитный блокирующий выключатель. Защитный блокирующий выключатель может быть выполнен с возможностью активации фотонного устройства только при определенных обстоятельствах, например, только тогда, когда субстрат, образующий аэрозоль, вставлен в нагревательную камеру или только когда крышка нагревательной камеры надежно закрыта. Защитный блокирующий выключатель может предотвратить утечку электромагнитного излучения, например, ИК-излучения. Защитный блокирующий выключатель может помочь сохранить безопасность пользователя. Защитный блокирующий выключатель может быть основан на бесконтактных принципах, таких как магнитные защитные блокирующие выключатели. Защитный блокирующий выключатель может быть основан на электрической цепи.

Фотонное устройство согласно настоящему изобретению может использоваться как единственное нагревательное средство для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления фотонное устройство согласно настоящему изобретению может использоваться в сочетании с одним или более дополнительными нагревательными средствами. Любые нагревательные средства могут использоваться в качестве дополнительных нагревательных средств. Примеры включают электрические нагревательные средства, такие как резистивные нагревательные средства, индукционные нагревательные средства или комбинацию из резистивных нагревательных средств и индукционных нагревательных средств.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать управляющую электронику. Управляющая электроника может содержать контроллер. Управляющая электроника может содержать запоминающее устройство. Запоминающее устройство может содержать команды, которые приводят к выполнению функции или аспекта управляющей электроники одним или более компонентами устройства, генерирующего аэрозоль. Функции, отнесенные к управляющей электронике в настоящем изобретении, могут быть осуществлены как одно или более из программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения. Запоминающее устройство может представлять собой постоянный машиночитаемый носитель данных.

В частности, один или более из компонентов, описанных в настоящем документе, таких как контроллеры, могут содержать процессор, такой как центральный процессор (CPU), компьютер, логическую матрицу или другое устройство, способное направлять данные, поступающие в управляющую электронику или из нее. Контроллер может содержать одно или более вычислительных устройств, содержащих запоминающее устройство, средство для обработки и аппаратуру передачи данных. Контроллер может содержать схему, используемую для соединения различных компонентов контроллера друг с другом или с другими компонентами, функционально соединенными с контроллером. Функции контроллера могут выполняться аппаратным обеспечением. Функции контроллера могут выполняться командами, хранящимися на постоянном машиночитаемом носителе данных. Функции контроллера могут выполняться как аппаратным обеспечением, так и командами, хранящимися на постоянном машиночитаемом носителе данных.

Если контроллер содержит процессор, в некоторых вариантах осуществления процессор может содержать любое одно или более из: микропроцессора, микроконтроллера, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) и эквивалентной дискретной или интегральной логической схемы. В некоторых вариантах осуществления процессор может содержать несколько компонентов, таких как любое сочетание одного или более микропроцессоров, одного или более контроллеров, одного или более DSP, одной или более ASIC и одной или более FPGA, а также других дискретных или интегральных логических схем. Функции, отнесенные к контроллеру или процессору в настоящем документе, могут быть осуществлены в виде программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, аппаратного обеспечения или любого их сочетания. Хотя в настоящем документе контроллер описан как система на основе процессора, для достижения требуемых результатов в альтернативном контроллере, как по отдельности, так и в сочетании с системой на основе микропроцессора, могут использоваться другие компоненты, такие как реле и таймеры.

В одном или более вариантах осуществления примеры систем, способов и интерфейсов могут быть реализованы с помощью одной или более компьютерных программ, использующих вычислительное устройство, которое может содержать один или более процессоров, запоминающее устройство или как запоминающее устройство, так и один или более процессоров. Программный код, логика или как код, так и логика, описанные в настоящем документе, могут быть применены ко входным данным или информации для осуществления функциональных возможностей, описанных в настоящем документе, и генерирования желаемых выходных данных/информации. Выходные данные или информация могут применяться в качестве ввода в одно или более других устройств или способов, как описано в настоящем документе, или они могут применяться известным способом. Из вышеизложенного со всей очевидностью следует, что функциональные возможности контроллера, как описано в настоящем документе, могут быть реализованы любым способом, известным специалисту в данной области техники.

В некоторых вариантах осуществления управляющая электроника может содержать микропроцессор, который может быть программируемым микропроцессором. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания. Питание может подаваться на фотонное устройство в виде импульсов электрического тока.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать датчик температуры. Датчик температуры может содержать термопару. Датчик температуры может быть функционально связан с управляющей электроникой для управления температурой нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем местоположении. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью контроля температуры нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль. Дополнительно или альтернативно датчик температуры может быть выполнен с возможностью контроля температуры фотонного устройства. Датчик может передавать сигналы относительно измеренной температуры на управляющую электронику, которая может регулировать питание фотонного устройства для достижения подходящей температуры на датчике.

Фотонное устройство может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, посредством электромагнитных волн для генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления, субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 400°C.

В некоторых вариантах осуществления, субстрат, образующий аэрозоль, нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 150°С до приблизительно 250°C, предпочтительно от приблизительно 180°C до приблизительно 230°C, более предпочтительно от приблизительно 200°C до приблизительно 230°C. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 250°C, предпочтительно от приблизительно 180°C до приблизительно 230°C, более предпочтительно от приблизительно 200°С до приблизительно 230°С. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, и нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 150°С до приблизительно 250°С, предпочтительно от приблизительно 180°С до приблизительно 230°С, более предпочтительно от приблизительно 200°С до приблизительно 230°С. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табачный материал, и нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 250°C, предпочтительно от приблизительно 180°C до приблизительно 230°C, более предпочтительно от приблизительно 200°С до приблизительно 230°С.

В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 230°С до приблизительно 400°С, предпочтительно от приблизительно 250°С до приблизительно 350°С. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, и нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 230°С до приблизительно 400°С, предпочтительно от приблизительно 250°С до приблизительно 350°С. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табачный материал, и нагревается до температуры в диапазоне от приблизительно 230°С до приблизительно 400°С, предпочтительно от приблизительно 250°С до приблизительно 350°С.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой устройство, удерживаемое в руке.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой устройство для нагревания без сжигания. Устройство для нагревания без сжигания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, без его сжигания. Устройство для нагревания без сжигания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, до температур ниже его температуры сгорания.

Нагревательная камера может быть расположена между фотонным устройством и мундштучным концом устройства, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать повторно закрываемую крышку для вставки субстрата, образующего аэрозоль, в нагревательную камеру.

Повторно закрываемая крышка может быть размещена на боковой стенке устройства, генерирующего аэрозоль, между проксимальным концом нагревательной камеры и дистальным концом нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Повторно закрываемая крышка может быть размещена на боковой стенке нагревательной камеры. Повторно закрываемая крышка может быть размещена на первой боковой стенке нагревательной камеры. Повторно закрываемая крышка может быть размещена на второй боковой стенке нагревательной камеры.

Повторно закрываемая крышка может содержать шарнирную дверцу или сдвигаемую дверцу.

По меньшей мере часть стенки нагревательной камеры может иметь окошко. По меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры может иметь окошко. Окошко может быть по существу прозрачным для пучка электромагнитного излучения, излучаемого фотонным устройством. Окошко может быть размещено на дистальном конце нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Окошко может быть размещено на дистальном конце нагревательной камеры по отношению к продольной оси нагревательной камеры. Окошко может быть размещено на проксимальном конце нагревательной камеры относительно продольной оси нагревательной камеры. Окошко может быть размещено между дистальным концом нагревательной камеры и проксимальным концом нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Окошко может содержать одно или более из плавленого кварца, фторида лития, фторида магния, фторида кальция, фторида бария, кремния, германия, меди, селенида цинка и сапфира. Плавленый кварц может быть более предпочтительным, поскольку он является устойчивым и не загрязняется при контакте с окружающим воздухом.

По меньшей мере часть стенки нагревательной камеры может содержать материал, блокирующий ИК-излучение. Материал, блокирующий ИК-излучение, может быть расположен на проксимальном конце нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для задания направления пучка для направления пучка электромагнитного излучения, испускаемого фотонным устройством, в сторону субстрата, образующего аэрозоль. Средство для задания направления пучка может быть выполнено с возможностью управления направлением пучка электромагнитного излучения. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать средство для задания направления пучка для направления пучка электромагнитного излучения к первой боковой стенке нагревательной камеры.

Средство для задания направления пучка может содержать отражающую поверхность, выполненную с возможностью отклонения падающего пучка электромагнитного излучения в сторону нагревательной камеры. Средство для задания направления пучка может содержать материал, отражающий ИК-излучение.

Отражающая поверхность может быть расположена на наклонной стенке устройства, генерирующего аэрозоль. Наклонная стенка может быть наклонена под углом меньше 90 градусов относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Наклонная стенка может быть расположена осесимметрично вокруг первой боковой стенки нагревательной камеры. Наклонная стенка может быть расположена осесимметрично вокруг первой боковой стенки нагревательной камеры, и первая боковая стенка нагревательной камеры может содержать материал, прозрачный для ИК-излучения.

Одна или обе из внутренней стороны стенки нагревательной камеры и внутренней стороны стенки устройства, генерирующего аэрозоль, могут содержать или могут быть покрыты материалом, отражающим ИК-излучение.

Материал, отражающий ИК-излучение, может содержать металл, предпочтительно алюминий, золото, серебро или любую их комбинацию или сплав.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать защитное покрытие на материале, отражающем ИК-излучение. Защитное покрытие может содержать SiO₂ или SiO.

Стенка устройства, генерирующего аэрозоль, содержащая на своей внутренней стороне материал, отражающий ИК-излучение, может быть расположена осесимметрично вокруг боковой стенки нагревательной камеры. Боковая стенка нагревательной камеры, осесимметрично окруженная материалом, отражающим ИК-излучение, может содержать материал, прозрачный для ИК-излучения.

Стенка устройства, генерирующего аэрозоль, содержащая материал, отражающий ИК-излучение, может быть наклонена под углом менее 90 градусов относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Наклонная стенка может выполнять функцию средства для задания направления пучка. Наклонная стенка может быть прямой или изогнутой.

Наклонная стенка устройства, генерирующего аэрозоль, может быть расположена осесимметрично вокруг боковой стенки нагревательной камеры. Боковая стенка нагревательной камеры, осесимметрично окруженная наклонной стенкой, может содержать материал, прозрачный для ИК-излучения.

Изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, как описано в настоящем документе, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать субстрат, образующий аэрозоль, или может состоять из него.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать формованный лист.

Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь форму диска или листа. Таким образом, может быть достигнута большая площадь поверхности относительно объема. Ограниченная глубина проникновения ИК-излучения может привести к поверхностному нагреву субстрата. Таким образом, субстрат в идеале имеет большую площадь поверхности относительно объема.

Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь диаметр от 5 до 15 миллиметров, предпочтительно приблизительно 15 миллиметров. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь толщину от 1 до 10 миллиметров, предпочтительно приблизительно 5 миллиметров.

Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь массу от 100 миллиграммов до 1 грамма, предпочтительно приблизительно 400 миллиграммов.

Настоящее изобретение также относится к способу образования аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль. Способ включает создание пучка электромагнитного излучения с помощью фотонного устройства. Способ включает направление пучка электромагнитного излучения фотонного устройства в сторону субстрата, образующего аэрозоль. Способ включает нагрев субстрата, образующего аэрозоль, с помощью пучка электромагнитного излучения для генерирования аэрозоля.

Пучок электромагнитного излучения, генерируемый фотонным устройством, может представлять собой пучок ИК-излучения. Температура субстрата, образующего аэрозоль, может увеличиваться при поглощении ИК-излучения. Температура субстрата, образующего аэрозоль, может увеличиваться при поглощении ИК-излучения до тех пор, пока она не достигнет температуры испарения, при которой может образовываться аэрозоль.

В одном или нескольких вариантах осуществления способа длина волны пучка ИК-излучения может быть выбрана так, чтобы она соответствовала длине волны, при которой по меньшей мере компонент субстрата, образующего аэрозоль, поглощает ИК-излучение.

В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, который может высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагрева или сжигания субстрата, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы нагреву или сжиганию в некоторых случаях летучие соединения могут быть высвобождены посредством химической реакции или посредством механического воздействия, такого как воздействие ультразвуком. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль.

Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит растительный материал и вещество для образования аэрозоля. Предпочтительно растительный материал является растительным материалом, содержащим алкалоид, более предпочтительно растительный материал, содержащий никотин, и более предпочтительно табакосодержащий материал.

Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере 70 процентов растительного материала, более предпочтительно по меньшей мере 90 процентов растительного материала по весу в пересчете на сухой вес. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит менее 95 процентов растительного материала по весу в пересчете на сухой вес, как например, от 90 до 95 процентов растительного материала по весу в пересчете на сухой вес.

Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере 5 процентов вещества для образования аэрозоля, более предпочтительно по меньшей мере 10 процентов вещества для образования аэрозоля по весу в пересчете на сухой вес. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит менее 30 процентов вещества для образования аэрозоля по весу в пересчете на сухой вес, как например от 5 до 30 процентов вещества для образования аэрозоля по весу в пересчете на сухой вес.

В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит растительный материал и вещество для образования аэрозоля, при этом содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате составляет от 5% до 30% по весу в пересчете на сухой вес. Растительный материал предпочтительно представляет собой растительный материал, содержащий алкалоид, более предпочтительно растительный материал, содержащий никотин, и более предпочтительно табакосодержащий материал. Алкалоиды представляют собой класс встречающихся в природе азотсодержащих органических соединений. Алкалоиды встречаются в основном в растениях, но также встречаются в бактериях, грибах и животных. Примеры алкалоидов включают, но без ограничения, кофеин, никотин, теобромин, атропин и тубокурарин. Предпочтительным алкалоидом является никотин, который можно найти в табаке.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак, например, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. В предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал, например, формованный листовой табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.

Термин «формованный лист» используется в настоящем документе для обозначения листового продукта, изготовленного посредством процесса литья, основу которого составляет литье пульпы, содержащей частицы растений (например, частицы гвоздики, или частицы табака и частицы гвоздики в смеси) и связующее (например, гуаровую камедь), на опорную поверхность, такую как конвейерная лента, высушивание пульпы и удаление высушенного листа с опорной поверхности. Пример процесса литья или формования листа описан, например, в документе US-A-5724998, в отношении изготовления табака в виде формованных листьев. В процессе формования листа растительные материалы в виде частиц смешивают с жидким компонентом, обычно водой, с образованием пульпы. Другие добавленные компоненты в пульпе могут включать волокна, связующее и вещество для образования аэрозоля. Растительные материалы в виде частиц могут агломерироваться в присутствии связующего. Пульпу льют на опорную поверхность и высушивают с образованием листа гомогенизированного растительного материала.

В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.

В контексте настоящего документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, может взаимодействовать с одним или обоими из изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, и картриджа, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых примерах устройство, генерирующее аэрозоль, может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, для облегчения высвобождения летучих соединений из субстрата. Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать распылитель, такой как электрический нагреватель, для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с образованием аэрозоля.

В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и субстрата, образующего аэрозоль. Если субстрат, образующий аэрозоль, является частью изделия, генерирующего аэрозоль, система, генерирующая аэрозоль, относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования аэрозоля.

В контексте настоящего документа термин «продольный» используется для описания направления вдоль главной оси устройства, генерирующего аэрозоль, или нагревательной камеры, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению. Термин «продольная ось устройства, генерирующего аэрозоль», относится к оси устройства, генерирующего аэрозоль, которая соответствует направлению наибольшего расширения устройства, генерирующего аэрозоль. Термин «продольная ось нагревательной камеры» относится к оси нагревательной камеры, которая соответствует направлению наибольшего расширения нагревательной камеры.

В определенных вариантах осуществления продольная ось нагревательной камеры параллельна продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, в случаях, когда открытый конец камеры расположен на проксимальном конце устройства, генерирующего аэрозоль. В других вариантах осуществления продольная ось нагревательной камеры находится под углом к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, например перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Например, когда открытый конец нагревательной камеры расположен вдоль одной стороны устройства, генерирующего аэрозоль, так что изделие, генерирующее аэрозоль, может быть вставлено в нагревательную камеру в направлении, которое перпендикулярно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

В контексте настоящего документа термин «проксимальный» означает пользовательский конец, или подносимый ко рту конец, устройства, генерирующего аэрозоль, а термин «дистальный» означает конец, противоположный проксимальному концу. При применении к нагревательной камере или индукционной катушке термин «проксимальный» означает область, ближайшую к открытому концу нагревательной камеры, а термин «дистальный» означает область, ближайшую к закрытому концу. Концы устройства, генерирующего аэрозоль, или нагревательной камеры могут также называться в отношении к направлению, в котором воздух протекает через устройство, генерирующее аэрозоль. Проксимальный конец может называться «расположенным дальше по ходу потока» концом, а дистальный конец может называться «расположенным раньше по ходу потока» концом.

В контексте настоящего документа термин «длина» означает основной размер в продольном нагревательной камеры, устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль.

В контексте настоящего документа термин «ширина» означает основной размер в поперечном направлении нагревательной камеры, устройства, генерирующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, или компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, в конкретном месте вдоль его длины. Термин «толщина» означает размер в поперечном направлении, перпендикулярном ширине.

Ниже приведен неисчерпывающий список неограничивающих примеров. Любые один или более признаков этих примеров могут быть объединены с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в настоящем документе.

Пример A. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:

нагревательную камеру для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, и

нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль,

при этом нагреватель в сборе содержит фотонное устройство, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения, и

при этом устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

Пример B. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру A,

где нагревательная камера содержит первую боковую стенку, параллельную продольной оси нагревательной камеры, и вторую боковую стенку, расположенную перпендикулярно первой боковой стенке,

при этом поверхность первой боковой стенки больше поверхности второй боковой стенки, и

при этом устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения через по меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

Пример C. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру B, содержащее средство для задания направления пучка для направления пучка электромагнитного излучения к первой боковой стенке нагревательной камеры.

Пример D. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру C, где средство для задания направления пучка содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью отклонения падающего пучка электромагнитного излучения в сторону нагревательной камеры.

Пример E. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру D, где отражающая поверхность расположена на наклонной стенке устройства, генерирующего аэрозоль, при этом наклонная стенка наклонена под углом менее 90 градусов по отношению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и при этом наклонная стенка расположена осесимметрично вокруг первой боковой стенки нагревательной камеры, при этом предпочтительно первая боковая стенка нагревательной камеры содержит материал, прозрачный для ИК-излучения.

Пример F. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из примеров C-E, где средство для задания направления пучка содержит материал, отражающий ИК-излучение.

Пример G. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из примеров B-F, содержащее путь потока воздуха, проходящий через нагревательную камеру в направлении, параллельном первой боковой стенке нагревательной камеры.

Пример H. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где фотонное устройство содержит источник света.

Пример I. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где фотонное устройство содержит одно или более электронных устройств на основе полупроводников, светоизлучающий диод, лазерный диод и ИК-излучатель.

Пример J. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где фотонное устройство содержит лазерный ИК-диод.

Пример K. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где фотонное устройство выполнено с возможностью испускания электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 800 нанометров до 2500 нанометров, предпочтительно от 1100 нанометров до 2000 нанометров, более предпочтительно от 1400 нанометров до 1700 нанометров и наиболее предпочтительно приблизительно 1550 нанометров.

Пример L. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где фотонное устройство выполнено с возможностью облучения площади поверхности субстрата, образующего аэрозоль, равной от 0,1 квадратного сантиметра до 10 квадратных сантиметров, предпочтительно от 0,2 квадратного сантиметра до 4,1 квадратного сантиметра, и более предпочтительно приблизительно 2 квадратных сантиметра.

Пример M. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где мощность пучка электромагнитного излучения находится в диапазоне от 0,1 Вт до 30 Вт, предпочтительно от 0,5 Вт до 25 Вт, более предпочтительно от 2 Вт до 6 Вт, и наиболее предпочтительно приблизительно 4 Вт.

Пример N. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где плотность энергии пучка электромагнитного излучения может находиться в диапазоне от 0,5 Вт на квадратный сантиметр до 100 Вт на квадратный сантиметр, предпочтительно от 1 Вт на квадратный сантиметр до 20 Вт на квадратный сантиметр и более предпочтительно от 2 Вт на квадратный сантиметр до 6 Вт на квадратный сантиметр.

Пример O. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено таким образом, что расстояние вдоль оптического пути между фотонным устройством и поверхностью субстрата, образующего аэрозоль, составляет от 0,1 сантиметра до 50 сантиметров, предпочтительно от 2 сантиметров до 30 сантиметров.

Пример P. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, содержащее систему охлаждения для охлаждения фотонного устройства, при этом система охлаждения содержит путь потока воздуха, проходящий от впускного отверстия для воздуха к нагревательной камере через фотонное устройство.

Пример Q. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, содержащее защитный блокирующий выключатель.

Пример R. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где нагревательная камера расположена между фотонным устройством и мундштучным концом устройства, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Пример S. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, содержащее повторно закрываемую крышку для вставки субстрата, образующего аэрозоль, в нагревательную камеру.

Пример T. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру S, где повторно закрываемая крышка размещена на боковой стенке устройства, генерирующего аэрозоль, между проксимальным концом нагревательной камеры и дистальным концом нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Пример U. Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру S или примеру T, где повторно закрываемая крышка имеет шарнирную дверцу или сдвигаемую дверцу.

Пример V: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из примеров B-U, где по меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры содержит окошко, по существу прозрачное для пучка электромагнитного излучения, испускаемого фотонным устройством, при этом окошко предпочтительно расположено на дистальном конце нагревательной камеры.

Пример W: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру V, где окошко содержит одно или более из плавленого кварца, фторида лития, фторида магния, фторида кальция, фторида бария, кремния, германия, меди, селенида цинка и сапфира.

Пример X: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где по меньшей мере часть стенки нагревательной камеры содержит материал, блокирующий ИК-излучение, при этом предпочтительно материал, блокирующий ИК-излучение, расположен на проксимальном конце нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Пример Y: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где одна или обе из внутренней стороны стенки нагревательной камеры и внутренней стороны стенки устройства, генерирующего аэрозоль, покрыты материалом, отражающим ИК-излучение, или содержат его.

Пример Z: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру Y, где материал, отражающий ИК-излучение, содержит металл, предпочтительно алюминий, золото, серебро или любую их комбинацию или сплав.

Пример ZA: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру Y или примеру Z, предпочтительно содержащее защитное покрытие на материале, отражающем ИК-излучение, при этом защитное покрытие содержит SiO2 или SiO.

Пример ZB: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из примеров Y-ZA, где стенка устройства, генерирующего аэрозоль, содержащая материал, отражающий ИК-излучение, наклонена под углом менее 90 градусов относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

Пример ZC: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру ZB, где наклонная стенка устройства, генерирующего аэрозоль, расположена осесимметрично вокруг боковой стенки нагревательной камеры, при этом предпочтительно боковая стенка нагревательной камеры содержит материал, прозрачный для ИК-излучения.

Пример ZD: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой устройство, удерживаемое в руке.

Пример ZE: Устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров, где устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой устройство для нагревания без сжигания.

Пример ZF: Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, согласно любому из предыдущих примеров и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

Пример ZG: Система, генерирующая аэрозоль, согласно примеру ZF, где субстрат, образующий аэрозоль, содержит формованный лист.

Пример ZH: Система, генерирующая аэрозоль, согласно примеру ZF или примеру ZG, где субстрат, образующий аэрозоль, имеет форму диска или листа.

Пример ZI: Система, генерирующая аэрозоль, согласно примеру ZH, где субстрат, образующий аэрозоль, имеет диаметр от 5 миллиметров до 15 миллиметров, предпочтительно приблизительно 15 миллиметров, и при этом субстрат, образующий аэрозоль, имеет толщину от 1 миллиметра до 10 миллиметров, предпочтительно приблизительно 5 миллиметров.

Пример ZJ: Система, генерирующая аэрозоль, согласно любому из примеров ZF-ZI, где субстрат, образующий аэрозоль, имеет массу от 100 миллиграмм до 1 грамма, предпочтительно приблизительно 400 миллиграмм.

Пример ZK: Способ образования аэрозоля в устройстве, генерирующем аэрозоль, включающий следующие этапы:

генерирование пучка электромагнитного излучения с помощью фотонного устройства;

направление пучка электромагнитного излучения в сторону от фотонного устройства к субстрату, образующему аэрозоль;

нагрев субстрата, образующего аэрозоль, с помощью пучка электромагнитного излучения для генерирования аэрозоля.

Признаки, описанные применительно к одному варианту осуществления, могут в равной степени применяться к другим вариантам осуществления изобретения.

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

на фиг. 1a и 1b показано устройство, генерирующее аэрозоль;

на фиг. 2a-2c показано устройство, генерирующее аэрозоль;

на фиг. 3a-3c показано устройство, генерирующее аэрозоль; и

на фиг. 4a-4e показана нагревательная камера устройства, генерирующего аэрозоль.

На фиг 1a-1b показан вид сбоку сечений устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 1a-1b ориентировано таким образом, что сторона устройства со стороны мундштучного конца находится в левой части фигуры.

Как показано на фиг. 1a, устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 1a-1b содержит нагревательную камеру 10 для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит фотонное устройство 12, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения в сторону субстрата, образующего аэрозоль, при вставке в нагревательную камеру 10.

Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит систему 14 охлаждения для охлаждения фотонного устройства 12. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 16 управления для управления работой устройства. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит источник 18 питания для подачи электропитания на устройство.

Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит впускные отверстия 20, 22 для воздуха. Впускные отверстия 20, 22 для воздуха образованы как отверстия в корпусе 24 устройства, генерирующего аэрозоль.

Стрелки 26 на фиг. 1b показывают путь потока воздуха в устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 1a и 1b. Окружающий воздух поступает в устройство, генерирующее аэрозоль, через впускные отверстия 20 для воздуха, а затем поступает в нагревательную камеру 10 через впускное отверстие 22 для воздуха. При использовании субстрат, образующий аэрозоль, вставляют в нагревательную камеру, и воздух может проходить через субстрат, образующий аэрозоль, или возле него. Наконец, воздух, содержащий аэрозоль, генерируемый субстратом, образующим аэрозоль, находится в нагревательной камере 10 на мундштучном конце устройства, генерирующего аэрозоль, т.е. в левой части на фиг. 1a и 1b. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью дистальной части субстрата изделия, генерирующего аэрозоль. Дистальная часть изделия может быть вставлена в нагревательную камеру 10. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, например фильтр мундштука, на своем проксимальном конце. При использовании пользователь может осуществлять затяжку непосредственно на мундштуке изделия, генерирующего аэрозоль.

На фиг.2a-2c показан вид сбоку поперечных сечений устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 2а-2с, ориентировано таким образом, что сторона устройства со стороны мундштучного конца ориентирована по направлению к левой части фигуры.

Как показано на фиг. 2а, устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 2а-2с, содержит нагревательную камеру 10 для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, и нагреватель в сборе для нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Как показано на фиг. 2b, нагревательная камера 10 содержит первую боковую стенку 10а, параллельную продольной оси нагревательной камеры 10. Нагревательная камера 10 содержит вторую боковую стенку 10b, расположенную перпендикулярно первой боковой стенке 10а. Поверхность первой боковой стенки 10а больше поверхности второй боковой стенки 10b.

Как показано на фиг. 2а, нагреватель в сборе содержит фотонное устройство 12. Фотонное устройство 12 расположено между нагревательной камерой 10 и внешней боковой стенкой корпуса 24 в поперечном направлении. Фотонное устройство 12 может содержать кольцеобразный источник света с кольцом, окружающим продольную центральную ось устройства, генерирующего аэрозоль. В качестве альтернативы фотонное устройство 12 может содержать один или более источников света, расположенных по окружности вокруг нагревательной камеры в поперечной плоскости устройства, генерирующего аэрозоль.

Фотонное устройство 12 содержит ИК-излучатель, например лазерный ИК-диод. ИК-излучатель выполнен с возможностью генерирования ИК-пучка. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, путем направления ИК-пучка через первую боковую стенку 12а нагревательной камеры 10 в сторону субстрата, образующего аэрозоль, при вставке в нагревательную камеру 10.

Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит систему 14 охлаждения, блок 16 управления, источник 18 питания и корпус 24 устройства. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит впускные отверстия 20, 22 для воздуха. Стрелки 26 на фиг. 2b показывают путь потока воздуха в устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 2a-2c. Впускные отверстия 20 для воздуха расположены вблизи системы 14 охлаждения. Это может дополнительно улучшить возможности охлаждения за счет конвекции воздуха.

Как показано на фиг.2а, первая боковая стенка 10а нагревательной камеры содержит материал 28, прозрачный для ИК-излучения, например плавленый кварц. Внутренняя сторона стенки корпуса 24, осесимметрично окружающей нагревательную камеру 10, содержит материал 30, отражающий ИК-излучение, например, алюминий.

Стрелки 32 по фиг. 2с иллюстрируют распространение ИК-пучка, когда фотонное устройство 12 активировано. Пучки 32 ИК-света выходят из фотонного устройства 12. В зависимости от направления пучка, пучки 32 могут попадать непосредственно в нагревательную камеру 10 через материал 28, прозрачный для ИК-излучения, или они могут сначала отражаться от материала 30, отражающего ИК-излучение, а затем попадать в нагревательную камеру 10 через материал 28, прозрачный для ИК-излучения. Таким образом, материал 30, отражающий ИК-излучение, действует как средство для задания направления пучка. Субстрат, образующий аэрозоль, расположенный внутри нагревательной камеры 10, может быть нагрет для генерирования аэрозоля с помощью ИК-пучков 32, поступающих в нагревательную камеру 10, через первую боковую стенку 12а через материал 28, прозрачный для ИК-излучения.

Возможность отражать и рассеивать свет используется для облучения значительной части субстрата, образующего аэрозоль, и через пропускающую первую боковую стенку 10а нагревательной камеры 10. Таким образом, может быть достигнут единообразный температурный градиент.

Отражению ИК-пучков 32 в нагревательную камеру 10 преимущественно способствует стенка 34 устройства, генерирующего аэрозоль, которая содержит материал 30, отражающий ИК-излучение, и наклонена под углом менее 90 градусов относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Таким образом, стенка 34 выполняет функцию средства для задания направления пучка. Угол может быть оптимизирован с учетом направления света и положения субстрата.

На фиг.3a-3c показан вид сбоку сечений устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 3a-3c, ориентировано таким образом, что сторона устройства со стороны мундштучного конца ориентирована по направлению к верхней части фигуры.

Как показано на фиг. 3a, устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 3a-3c, содержит нагревательную камеру 10 для вмещения субстрата 36, образующего аэрозоль, и нагреватель в сборе для нагревания субстрата 36, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит фотонное устройство 12. Нагревательная камера 10 расположена между фотонным устройством 12 и мундштучным концом устройства, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Нижняя стенка нагревательной камеры, обращенная к фотонному устройству 12, выполнена из материала, прозрачного для электромагнитного излучения, например ИК-излучения.

Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит систему 14 охлаждения, блок 16 управления, источник 18 питания и корпус 24 устройства. Впускные отверстия для воздуха имеются, но не показаны на фиг. 3.

Субстрат 36, образующий аэрозоль, может быть вставлен в нагревательную камеру 10 через повторно закрываемую крышку 40, содержащую шарнирную дверцу, как показано на фиг. 3b. Повторно закрываемая крышка 40 размещена на боковой стенке устройства, генерирующего аэрозоль, между проксимальным концом нагревательной камеры 10 и дистальным концом нагревательной камеры 10 относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. На фиг. 3b также показано, что нагревательная камера 10 содержит первую боковую стенку 10a, параллельную продольной оси нагревательной камеры 10 и перпендикулярную продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательная камера 10 содержит вторую боковую стенку 10b, расположенную перпендикулярно первой боковой стенке 10а. Поверхность первой боковой стенки 10а больше поверхности второй боковой стенки 10b.

Устройство, генерирующее аэрозоль, по фиг. 3а-3с дополнительно содержит защитное окошко 38. Защитное окошко 38 является непроницаемым для электромагнитного излучения, например ИК-излучения, испускаемого фотонным устройством 12. Защитное окошко 38 может содержать материал, блокирующий ИК-излучение. Таким образом, защитное окошко 38 может предотвращать распространение потенциально вредного ИК-излучения 32, показанного на фиг.3с, в направлении мундштучного конца устройства, генерирующего аэрозоль, и облучение пользователя.

Защитное окошко 38 может содержать отражающий материал. Например, покрытие, отражающее ИК-излучение, может быть направлено на внутреннюю сторону нагревательной камеры, так что падающий ИК-пучок может отражаться обратно в сторону нагревательной камеры 12. Таким образом, покрытие, отражающее ИК-излучение, может выполнять функцию средства для задания направления пучка.

На фиг.4а-4е показан вид сверху поперечных сечений нагревательных камер 10 устройства, генерирующего аэрозоль.

На фиг. 4а показана нагревательная камера 10 круглого сечения с крышкой 40 в закрытом положении. На фиг. 4b показана нагревательная камера 10 круглого сечения с крышкой 40 в открытом положении, при этом крышка 40 содержит сдвигаемую дверцу. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть вставлен через отверстие 42. На фиг. 4с показана нагревательная камера 10 круглого сечения с крышкой 40 в открытом положении, при этом крышка 40 содержит шарнирную дверцу. На фиг. 4d показана нагревательная камера 10 прямоугольного сечения с крышкой 40 в закрытом положении. На фиг. 4е показана нагревательная камера 10 прямоугольного сечения с крышкой 40 в открытом положении. Крышка 40 на фиг.4а-4е может содержать защитный блокирующий выключатель, так что фотонное устройство 12 может работать только тогда, когда отверстие 42 закрыто.

Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательную камеру для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит фотонное устройство, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения в сторону субстрата, образующего аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль. Технический результат – обеспечение бесконтактного нагрева с низкой тепловой массой, быстрым реагированием температуры субстрата, образующего аэрозоль, на изменение протокола нагрева и с меньшим накоплением остатков. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:

нагревательную камеру для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, и

нагреватель в сборе для нагрева субстрата, образующего аэрозоль,

при этом нагреватель в сборе содержит фотонное устройство, выполненное с возможностью генерирования пучка электромагнитного излучения,

при этом устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения на субстрат, образующий аэрозоль, и

при этом нагревательная камера расположена между фотонным устройством и мундштучным концом устройства, генерирующего аэрозоль, относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

2. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 1,

отличающееся тем, что нагревательная камера содержит первую боковую стенку, параллельную продольной оси нагревательной камеры, и вторую боковую стенку, расположенную перпендикулярно первой боковой стенке,

при этом поверхность первой боковой стенки больше поверхности второй боковой стенки, и

при этом устройство, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, посредством направления пучка электромагнитного излучения через по меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры и в сторону субстрата, образующего аэрозоль.

3. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 2, отличающееся тем, что содержит средство для задания направления пучка для направления пучка электромагнитного излучения к первой боковой стенке нагревательной камеры.

4. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 3, отличающееся тем, что средство для задания направления пучка содержит отражающую поверхность, выполненную с возможностью отклонения падающего пучка электромагнитного излучения в сторону нагревательной камеры.

5. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 4, отличающееся тем, что отражающая поверхность расположена на наклонной стенке устройства, генерирующего аэрозоль, при этом наклонная стенка наклонена под углом менее 90 градусов по отношению к продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль, и при этом наклонная стенка расположена коаксиально вокруг первой боковой стенки нагревательной камеры, при этом предпочтительно первая боковая стенка нагревательной камеры содержит материал, прозрачный для ИК-излучения.

6. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что средство для задания направления пучка содержит материал, отражающий ИК-излучение.

7. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 2-6, отличающееся тем, что содержит путь потока воздуха, проходящий через нагревательную камеру в направлении, параллельном первой боковой стенке нагревательной камеры.

8. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из пп. 2-7, отличающееся тем, что по меньшей мере часть первой боковой стенки нагревательной камеры содержит окошко, по существу прозрачное для пучка электромагнитного излучения, испускаемого фотонным устройством, при этом окошко предпочтительно расположено на дистальном конце нагревательной камеры.

9. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 8, отличающееся тем, что окошко содержит одно из плавленого кварца, фторида лития, фторида магния, фторида кальция, фторида бария, кремния, германия, меди, селенида цинка и сапфира.

10. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что фотонное устройство содержит лазерный ИК-диод.

11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит систему охлаждения для охлаждения фотонного устройства, при этом система охлаждения содержит путь потока воздуха, проходящий от впускного отверстия для воздуха к нагревательной камере через фотонное устройство.

12. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере часть стенки нагревательной камеры содержит материал, блокирующий ИК-излучение, при этом предпочтительно материал, блокирующий ИК-излучение, расположен на проксимальном конце нагревательной камеры относительно продольной оси устройства, генерирующего аэрозоль.

13. Устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что одна или обе из внутренней стороны стенки нагревательной камеры и внутренней стороны стенки устройства, генерирующего аэрозоль, покрыты материалом, отражающим ИК-излучение, или содержат его.

14. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.