КАРТРИДЖ ДЛЯ СИСТЕМЫ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ, СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩАЯ КАРТРИДЖ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЯ В СБОРЕ И КАРТРИДЖА ДЛЯ СИСТЕМЫ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/42 A24F40/46 

Настоящее изобретение относится к системам, генерирующим аэрозоль, и, в частности системам, генерирующим аэрозоль, которые производят аэрозоль для вдыхания пользователем.

Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрически нагреваемую курительную систему. Электрически нагреваемая курительная система генерирует аэрозоль для вдыхания пользователем. Электрически нагреваемые курительные системы предоставляются в разных формах. Одним популярным типом электрических курительных систем является электронная сигарета, которая испаряет жидкий субстрат с образованием аэрозоля. В одной из недавних разработок используется сетчатый нагревательный элемент, через который проходит испаряемый субстрат. Пример описан в WO 2015/117702.

Как правило, эти системы, генерирующие аэрозоль, содержат основной блок, содержащий многоразовый блок питания, и картридж, содержащий жидкий субстрат и нагреватель. Картридж, как правило, представляет собой расходный блок одноразового использования, который утилизируется при израсходовании жидкого субстрата.

Однако расходные материалы зачастую являются сложными и дорогими в производстве. В одной широко используемой конструкции нагреватель представляет собой катушку из проволоки, намотанной вокруг капиллярного материала. Такое не просто изготовить. Картриджи также трудно перерабатывать.

Было бы целесообразно получить картридж, простой в изготовлении и сборке. Было бы целесообразно получить картридж, который легко перерабатывать. Было бы целесообразно получить картридж, который является компактным и надежным в использовании.

Настоящее изобретение определено в независимых пунктах формулы изобретения. Преимущественные признаки изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с этим изобретением картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, может содержать: корпус, содержащий субстрат, образующий аэрозоль; и нагревательный элемент, содержащий проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта. Часть нагревателя и часть электрического контакта могут быть выполнены как единое целое из одного листа нагревателя. Часть нагревателя может быть заключена внутри корпуса и расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и часть электрического контакта может проходить за пределы корпуса.

Использование одного элемента для обеспечения как части нагревателя для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, так и части контакта, которая может быть подключена к внешнему блоку питания, упрощает изготовление и, в частности, сводит к минимуму количество отдельных компонентов, которые необходимо собрать. Часть нагревателя удерживается внутри корпуса и, таким образом, защищена корпусом. Часть нагревателя, как правило, будет хрупкой. Требуется относительно высокое электрическое сопротивление по сравнению с частью контакта и, следовательно, более тонкая конструкция, которую легче повредить. Часть нагревателя может содержать, например, тонкие нити. Удержание части нагревателя внутри корпуса обеспечивает надежный картридж. При использовании пользователь также защищен от части нагревателя корпусом. Часть электрического контакта проходит за пределы корпуса, чтобы обеспечить возможность подачи электрической энергии на часть нагревателя от внешнего блока питания.

Часть нагревателя может быть плоской и может лежать в первой плоскости. Плоская часть нагревателя проста в изготовлении и проста в сборке в картридже. В контексте данного документа термин «плоский» означает проходящий параллельно евклидовой плоскости. Плоская часть нагревателя, как правило, проходит в двух измерениях вдоль поверхности в значительно большей мере, чем в третьем измерении. В частности, размеры плоского нагревательного элемента в двух измерениях в пределах поверхности могут быть по меньшей мере в пять раз больше, чем в третьем измерении, перпендикулярном этой поверхности.

Субстрат, образующий аэрозоль, может быть в конденсированной форме при комнатной температуре. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкость при комнатной температуре. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердое тело при комнатной температуре, или может находиться в другой конденсированной форме, такой как гель при комнатной температуре.

В контексте данного документа и далее, термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагрева или сгорания субстрата, образующего аэрозоль.

В контексте данного документа и далее термин «аэрозоль» относится к дисперсии твердых частиц или капель жидкости или комбинаций твердых частиц и капель жидкости в газе. Аэрозоль может быть видимым или невидимым. Аэрозоль может содержать пары веществ, которые обычно являются жидкими или твердыми при комнатной температуре, а также твердые частицы, или капли жидкости, или комбинацию твердых частиц и капель жидкости.

Нагрев субстрата, образующего аэрозоль, нагревательным элементом может высвобождать летучие соединения из субстрата, образующего аэрозоль, в виде пара. Затем пар может охлаждаться в корпусе с образованием аэрозоля.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью функционирования за счет резистивного нагрева. Иначе говоря, нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью генерирования тепла, когда электрический ток проходит через нагревательный элемент.

Часть электрического контакта может выгибаться за пределы первой плоскости. Это образует секцию вне плоскости. Это обеспечивает возможность простого формирования электрических контактов в надежную конфигурацию и обеспечивает удобный и надежный электрический контакт. Часть электрического контакта может быть выгнута так, чтобы участок электрической части, который проходит за пределы корпуса, был параллельным внешней поверхности корпуса. Часть электрического контакта может быть выгнута так, чтобы участок электрической части, который проходит за пределы корпуса, плотно прилегал к внешней поверхности корпуса.

Нагревательный элемент может быть изготовлен из материала, обладающего некоторой упругостью. В частности, часть электрического контакта может быть упругой. Это может обеспечить возможность смещения части электрического контакта для вхождения в контакт с внешним блоком питания, тем самым обеспечивая надежное электрическое соединение. Преимущественно, нагревательный элемент также является пластичным, что позволяет выгибать его в необходимую конфигурацию.

Во время работы часть нагревателя может нагреваться в результате прохождения электрического тока через часть нагревателя. Нагревательный элемент может содержать первую часть электрического контакта и вторую часть электрического контакта, расположенные на противоположных сторонах части нагревателя, так что электрический ток, протекающий от первой части электрического контакта ко второй части электрического контакта, проходит через часть нагревателя.

Часть нагревателя может содержать одно или более отверстий или прорезей, проходящих через лист нагревателя. Это может обеспечить повышенное электрическое сопротивление по сравнению с частью или частями электрического контакта. Одно или более отверстий или прорезей могут содержать спиральный, зигзагообразный рисунок или решетчатый рисунок.

Лист нагревателя может представлять собой фольгу. В контексте данного документа термин «фольга» означает металлический лист. Лист нагревателя может содержать металлический лист. Лист нагревателя может содержать, например, нержавеющую сталь, медь, алюминий, серебро или золото. Лист нагревателя может содержать электрически изолирующий лист с относительно электрически проводящими включениями. Лист нагревателя может содержать текстиль. Лист нагревателя может содержать керамический материал. Лист нагревателя может содержать углеродное волокно.

Часть нагревателя может содержать сетку, матрицу или рисунок, образованный из множества электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут образовывать промежутки между нитями, и промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, который должен испаряться, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между частью нагревателя и жидкостью.

Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (±10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (±10%)). Ширина промежутков предпочтительно составляет от 150 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади промежутков к общей площади сетки, может составлять от 1% до 80%. Электрически проводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.

Электрически проводящие нити могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 10 мкм до 50 мкм и более предпочтительно от 20 мкм до 40 мкм.

Площадь сетки, матрицы или рисунка из электрически проводящих нитей может составлять от 10 до 100 мм², например, от 10 до 30 мм², или, например, от 30 до 100 мм². Сетка, матрица или рисунок из электрически проводящих нитей может иметь, например, прямоугольную форму и размеры 10 мм на 5 мм.

Электрическое сопротивление сетки, матрицы или рисунка из электрически проводящих нитей части нагревателя предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно электрическое сопротивление части нагревателя составляет от 0,3 до 2 Ом, и более предпочтительно от приблизительно 0,5 до 1 Ом, или приблизительно 0,55 Ом.

Лист нагревателя может иметь толщину от 0,01 миллиметра до 0,5 миллиметра и более предпочтительно от 0,02 миллиметра до 0,3 миллиметра.

Во время работы часть нагревателя может достигать температуры от 140 до 240 градусов Цельсия. Такие температуры позволяют генерировать плотный и устойчивый аэрозоль без сжигания субстрата, образующего аэрозоль.

Лист нагревателя может содержать в целом U-образную плоскую секцию, которая содержит часть нагревателя, а также первую и вторую секции вне плоскости, содержащие по меньшей мере участок части электрического контакта. Первая секция вне плоскости может быть соединена с первым концом U-образной секции, а вторая секция вне плоскости может быть соединена со вторым концом U-образной секции. Первая и вторая секции вне плоскости могут содержать электрические контактные площадки. Секции вне плоскости могут быть расположены снаружи корпуса. U-образная секция может лежать по существу внутри корпуса.

Часть или части электрического контакта могут быть покрыты или осаждены электрически проводящим материалом, таким как золото, серебро, медь или цинк. Это может обеспечить улучшенное сопротивление контакта с внешним блоком питания. Это может также обеспечить большую прочность части или частям электрического контакта.

Часть нагревателя может быть покрыта или осаждена электрически проводящим материалом, таким как золото, серебро, медь или цинк. Это может обеспечить улучшенную устойчивость к коррозии. Это также может обеспечить улучшенную теплопроводность (для более быстрого нагрева и более быстрого охлаждения). Это также может уменьшить электрическое сопротивление, при необходимости, для заданного рисунка нитей нагревателя.

В некоторых вариантах осуществления часть нагревателя имеет первую сторону, находящуюся в контакте с субстратом, образующим аэрозоль, в корпусе, и вторую сторону, находящуюся в контакте с проходом для потока воздуха, проходящим через картридж. Часть нагревателя преимущественно является проницаемой для пара. При таком расположении пар, генерируемый из субстрата, образующего аэрозоль, в результате нагрева части нагревателя, может проходить через часть нагревателя в проход для потока воздуха.

Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкость при комнатной температуре. Картридж может содержать капиллярный материал, выполненный с возможностью доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к части нагревателя нагревательного элемента.

Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с узкими каналами. Волокна или нити могут быть, в целом, выровнены для передачи жидкости к нагревателю. Альтернативно капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество небольших каналов или трубок, через которые жидкость может переноситься за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика.

Корпус может содержать только один капиллярный материал. Корпус может содержать два или более различных капиллярных материалов, при этом первый капиллярный материал, находящийся в контакте с частью нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с нагревательным элементом, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал эффективно действует как разделитель, отделяющий часть нагревателя от второго капиллярного материала, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. В контексте данного документа «температура термического разложения» означает температуру, при которой материал начинает разлагаться и терять массу в результате генерирования газообразных побочных продуктов. Второй капиллярный материал может преимущественно занимать больший объем, чем первый капиллярный материал, и может удерживать большее количество субстрата, образующего аэрозоль, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может иметь лучшие фитильные свойства по сравнению с первым капиллярным материалом. Второй капиллярный материал может являться менее дорогостоящим или иметь более высокую заполняемость, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может представлять собой полипропилен.

Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки субстратом, образующим аэрозоль. В наружной гильзе может быть обеспечено отверстие для повторного заполнения резервуара. Отверстие для повторного заполнения резервуара может быть закрыто крышкой резервуара. Резервуар может иметь емкость приблизительно 1 мл.

В некоторых вариантах осуществления корпус содержит верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса. Нагревательный элемент может быть расположен между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса. Нагревательный элемент может преимущественно быть зажат между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса и, таким образом, зафиксирован в положении относительно других компонентов картриджа. Зажатие нагревательного элемента в правильном положении является относительно простой операцией при сборке картриджа. Верхняя и нижняя части корпуса могут контактировать с одной или более точками или областями на части электрического контакта нагревательного элемента для удерживания нагревательного элемента в правильном положении. Часть нагревателя, которая будет нагреваться до высокой температуры, может удерживаться, не имея контакта с верхней и нижней частями корпуса.

Картридж может дополнительно содержать внешний корпус, в котором удерживаются верхний корпус и нижний корпус. В некоторых вариантах осуществления внешний корпус содержит гильзу, в которой размещаются верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса в направлении, параллельном плоскости части нагревателя. Это обеспечивает возможность простого процесса сборки.

По меньшей мере одна из верхней части корпуса и нижней части корпуса может быть образована из упругого материала, такого как кремнекаучук. Упругий материал может быть сжат внешним корпусом и, тем самым, оказывает зажимное усилие на нагревательный элемент. Упругий материал может также обеспечивать непроницаемое для жидкости и непроницаемое для воздуха уплотнение с наружным корпусом.

Нижняя часть корпуса может содержать канал, поперек которого расположена часть нагревателя. Это позволяет удерживать часть нагревателя вне контакта с нижней частью корпуса. Канал может образовывать весь резервуар для жидкости или его часть. Это также позволяет размещать субстрат, образующий аэрозоль, в канале и нагревать его частью нагревателя. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть нагрет частью нагревателя за счет теплопроводности. Картридж может содержать капиллярный материал в канале нижней части корпуса. Капиллярный материал может быть выполнен с возможностью доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к части нагревателя.

Картридж может содержать проход для потока воздуха, проходящий от дальнего конца картриджа мимо части нагревателя к ближнему концу картриджа. По меньшей мере часть прохода для потока воздуха может быть образована между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса. Это позволяет упростить изготовление компонентов корпуса.

Проход для потока воздуха может быть по существу прямым между ближним и дальним концами картриджа. Это может уменьшить сбор остатков внутри прохода для потока воздуха по сравнению с конструкциями со сложными путями потока воздуха.

Проход для потока воздуха может содержать по меньшей мере одно сужение между частью нагревателя и ближним концом картриджа. По меньшей мере одно сужение может способствовать образованию аэрозоля. В проходе для потока воздуха может быть обеспечен один или более фильтров. Фильтр в проходе для потока воздуха может предотвратить выход крупных капель жидкости из картриджа через мундштук.

Части электрического контакта могут выступать из дальнего конца картриджа. Это позволяет легко подключить картридж к внешнему блоку питания. На ближнем конце картриджа может быть обеспечен мундштук. Проход для потока воздуха может иметь выход в мундштуке. Мундштук может быть выполнен так, чтобы позволить пользователю втягивать воздух через проход для потока воздуха от дальнего конца к ближнему концу с выполнением затяжки. Сменный элемент мундштука может быть размещен над мундштуком внешнего корпуса. Сменный мундштук может быть изготовлен из более мягкого материала, чем внешний корпус.

В некоторых вариантах осуществления картридж имеет по существу форму призмы, такую как кубовидная форма. Картридж может иметь длину, ширину и толщину. Толщина может проходить в направлении, ортогональном первой плоскости, и быть по существу меньше длины или ширины. Было обнаружено, что такая форма картриджа пользуется популярностью у пользователей. Длина может проходить в направлении, параллельном линии между ближним и дальним концами картриджа. Длина может быть больше ширины картриджа. Толщина может быть не более половины длины или ширины картриджа. Относительно тонкий картридж позволяет удобно хранить картриджи в кармане пользователя.

Наружная гильза может быть образована из металла или прочных пластмассовых материалов. Верхняя и нижняя части корпуса могут быть образованы из теплостойкого пластмассового материала. Преимущественно по меньшей мере одна из верхней и нижней частей корпуса образована из упругого материала, такого как кремнекаучук.

Описанный картридж состоит из очень небольшого количества компонентов и является простым в сборке. Это имеет несколько преимуществ. Первое преимущество заключается в хорошей надежности. Наличие относительно небольшого количества компонентов означает относительно небольшое количество взаимодействий между компонентами и, таким образом, меньшую вероятность несовпадений или интерфейсных проблем. Это также означает относительно небольшое количество причин выхода из строя.

Второе преимущество заключается в снижении стоимости. Это происходит как за счет снижения затрат на материалы для компактного картриджа с небольшим количеством деталей, так и за счет снижения производственных затрат, связанных с простыми инструментами и небольшим количеством этапов процесса.

Третье преимущество заключается в возможности снижения воздействия на окружающую среду. Картридж, как описано, использует относительно небольшое количество исходных материалов. Используемые материалы могут в значительной мере подлежать вторичной переработке или быть биоразлагаемыми. Картридж легко разбирается, что упрощает переработку и утилизацию отдельных компонентов.

Четвертое преимущество заключается в том, что картридж можно сделать небольшим в одном измерении, ортогональном плоскости части нагревателя. Это позволяет легко хранить и переносить картридж.

Также раскрыта система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж, как описано выше, и основной блок, причем основной блок содержит блок питания и электрические контакты, электрически соединенные с блоком питания. Электрические контакты основного блока могут быть выполнены с возможностью зацепления с частью электрического контакта или с частями электрического контакта картриджа.

Основной блок может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на электрические контакты. Схема управления может содержать датчик затяжки, выполненный с возможностью обнаружения затяжек пользователя на системе и, в частности, на мундштуке системы. Датчик затяжки может предусматривать датчик потока воздуха. Схема управления может содержать пользовательский интерфейс, который позволяет пользователю активировать нагреватель. Пользовательский интерфейс может содержать кнопку или переключатель.

Основной блок может иметь длину, ширину и толщину. Толщина может быть не более половины длины или ширины. Ширина и толщина основного блока могут соответствовать ширине и толщине картриджа.

Система может быть выполнена таким образом, что питание подается на часть нагревателя от блока питания только во время затяжек пользователя. Альтернативно система может быть выполнена таким образом, что питание подается на часть нагревателя как во время, так и между затяжками пользователя. В некоторых вариантах осуществления на часть нагревателя может подаваться больше питания во время затяжек пользователя, чем между затяжками пользователя. Во время работы часть нагревателя может достигать температуры от 140 до 240 градусов Цельсия.

Основной блок может быть выполнен с возможностью подачи питания на нагревательный элемент согласно конкретной стратегии нагрева. Схема управления может содержать датчик затяжки, выполненный с возможностью обнаружения затяжек пользователя на системе. Схема управления может быть выполнена с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от выходного сигнала от датчика затяжки. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи питания на нагревательный элемент после обнаружения затяжки пользователя. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи питания на нагревательный элемент в течение заданного периода времени после обнаружения каждой затяжки пользователя.

Основной блок и, в частности, схема управления, могут быть выполнены с возможностью подачи первого, ненулевого, питания на нагревательный элемент или подачи питания, достаточного для поддержания части нагревателя при первой температуре или в пределах первого диапазона температуры, между затяжками пользователя. Основной блок и, в частности, схема управления, могут быть выполнены с возможностью подачи второго питания на нагревательный элемент во время затяжек пользователя, при этом второе питание больше первого питания.

Подача питания на нагревательный элемент между затяжками пользователя может преимущественно увеличить объем аэрозоля, генерируемого системой. В сочетании с частью нагревателя, имеющей относительно большую площадь поверхности, это позволяет генерировать большие объемы аэрозоля в компактном устройстве и при умеренных температурах для нагревательного элемента.

Схема управления может содержать микропроцессор, который может быть программируемым микропроцессором, микроконтроллером или специализированной интегральной микросхемой (ASIC) или другой электронной схемой, способной обеспечивать управление. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагревательный элемент. Питание может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации системы. Питание может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.

Система может представлять собой электрически нагреваемую курительную систему. Система может представлять собой систему доставки никотина. Часть резервуара может содержать субстрат, образующий аэрозоль, содержащий никотин.

Система может представлять собой переносную систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь ширину от приблизительно 10 мм до 50 мм. Курительная система может иметь толщину от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм.

Блоком питания может быть батарея, такая как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Блок питания может требовать перезарядки и может обладать емкостью, позволяющей накапливать достаточное количество энергии для одного или более сеансов курения. Например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций элемента нагревателя.

Хотя система была описана как система, состоящая из двух частей, состоящая из основного блока и картриджа, можно обеспечить систему, выполненную как одно целое, в которой картридж содержит блок питания, такой как батарея, и схему управления. В такой системе может не потребоваться отдельный основной блок.

Далее раскрыт нагревательный элемент для системы, генерирующей аэрозоль, причем нагревательный элемент образован из одного листа нагревателя и содержит проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта, соединенную с проницаемой для текучей среды частью нагревателя; при этом проницаемая для текучей среды часть нагревателя является плоской и лежит в первой плоскости, и при этом часть электрического контакта выгнута за пределы первой плоскости.

Нагревательный элемент может содержать первую часть электрического контакта и вторую часть электрического контакта, расположенные на противоположных сторонах части нагревателя, так что электрический ток, протекающий от первой части электрического контакта ко второй части электрического контакта, проходит через часть нагревателя.

Часть нагревателя может содержать одно или более отверстий или прорезей, проходящих через лист нагревателя. Это может обеспечить область повышенного электрического сопротивления. Отверстия или прорези могут содержать спиральный, зигзагообразный рисунок или решетчатый рисунок.

Лист нагревателя может представлять собой фольгу. Лист нагревателя может содержать металлический лист. Лист нагревателя может содержать нержавеющую сталь, медь, серебро, алюминий или золото. Лист нагревателя может содержать электрически изолирующий лист с относительно электрически проводящими включениями. Лист нагревателя может содержать текстиль. Лист нагревателя может содержать керамический материал. Лист нагревателя может содержать углеродное волокно.

Лист нагревателя может иметь толщину от 0,01 миллиметра до 0,5 миллиметра и более предпочтительно от 0,02 миллиметра до 0,3 миллиметра.

Лист нагревателя может содержать в целом U-образную плоскую секцию, которая содержит часть нагревателя, а также первую и вторую секции вне плоскости, содержащие по меньшей мере участок части электрического контакта. Первая секция вне плоскости может быть соединена с первым концом U-образной секции, а вторая секция вне плоскости может быть соединена со вторым концом U-образной секции. Первая и вторая секции вне плоскости могут содержать электрические контактные площадки.

Часть или части электрического контакта могут быть покрыты или осаждены электрически проводящим материалом, таким как золото. Это может обеспечить улучшенное сопротивление контакта с внешним блоком питания. Это может также обеспечить большую прочность части или частям электрического контакта.

Часть нагревателя может быть покрыта или осаждена электрически проводящим материалом, таким как золото, серебро, медь или цинк. Это может обеспечить улучшенную устойчивость к коррозии. Это также может обеспечить улучшенную теплопроводность (для более быстрого нагрева и более быстрого охлаждения). Это также может уменьшить электрическое сопротивление, при необходимости, для заданного рисунка нитей нагревателя.

Описанный нагреватель является простым в изготовлении и легко собирается в готовый картридж или устройство, генерирующее аэрозоль.

Также раскрыт способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, включающий:

обработку плоского листа для образования нагревательного элемента, имеющего проницаемую для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одну часть электрического контакта, соединенную с частью нагревателя, лежащей в первой плоскости; и

выгибание части электрического контакта за пределы первой плоскости.

Плоский лист может представлять собой фольгу. Плоский лист может содержать металлический лист. Плоский лист может содержать нержавеющую сталь, медь, серебро, алюминий или золото. Плоский лист может содержать электрически изолирующий лист с относительно электрически проводящими включениями. Плоский лист может содержать текстиль. Плоский лист может содержать керамический материал. Плоский лист может содержать углеродное волокно. Плоский лист может содержать слоистый материал. Слоистый материал может содержать слои, образованные из разных материалов.

Этап обработки может включать химическое травление, штамповку или механическую обработку резанием. Этап обработки может включать печать электрически проводящих дорожек на плоском листе. Этап печати может включать лазерную печать.

Изготовление нагревательного элемента таким образом может быть осуществлено недорого и надежно в процессе массового производства. С полученными нагревательными элементами можно легко обращаться в процессе сборки картриджа или устройства, генерирующего аэрозоль.

Далее раскрыт способ изготовления картриджа для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает:

образование нагревательного элемента, содержащего проницаемую для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одну часть электрического контакта, соединенную с частью нагревателя; и

расположение нагревательного элемента между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса таким образом, чтобы часть нагревателя лежала между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, а часть электрического контакта проходила за пределы нижней части корпуса и верхней части корпуса.

Это простой процесс сборки картриджа, включающий относительно небольшое количество компонентов. Это обеспечивает быстрое, надежное и недорогое производство.

Этап образования может включать штамповку, механическую обработку резанием или травление плоского листа для образования части нагревателя нагревательного элемента. Этап образования может включать печать электрически проводящих дорожек на плоском листе.

Нагревательный элемент может быть сначала образован таким образом, чтобы часть нагревателя и, по меньшей мере, одна часть электрического контакта лежали в первой плоскости. Способ может дополнительно включать выгибание части электрического контакта за пределы первой плоскости.

Способ может дополнительно включать вставку верхней части корпуса и нижней части корпуса и нагревательного элемента во внешний корпус. Внешний корпус может представлять собой гильзу. Верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса могут быть механически прикреплены к внешней гильзе корпуса. Например, внешняя гильза корпуса, а также верхняя и нижняя части корпуса могут иметь такую форму, которая обеспечивает защелкивающееся соединение. Внешний корпус может сжимать верхнюю часть корпуса или нижнюю часть корпуса, или как верхнюю, так и нижнюю части корпуса, чтобы прикрепить верхнюю и нижнюю части корпуса к внешнему корпусу. Внешний корпус может сжимать верхнюю часть корпуса или нижнюю часть корпуса, или как верхнюю, так и нижнюю части корпуса, чтобы обеспечить непроницаемое для жидкости уплотнение.

Способ может включать заполнение резервуара внутри внешней гильзы корпуса жидким субстратом, образующим аэрозоль.

Этап размещения может включать зажатие нагревательного элемента между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса. Следовательно, может не потребоваться предоставление каких-либо дополнительных средств крепления нагревательного элемента внутри картриджа, что обеспечивает простой процесс сборки. Внешняя гильза корпуса может оказывать зажимное усилие на нагревательный элемент.

Также раскрыт картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

корпус, содержащий верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса, причем корпус содержит субстрат, образующий аэрозоль; и

нагревательный элемент, содержащий проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта;

при этом нагревательный элемент удерживается между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, при этом часть нагревателя расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль; и при этом часть электрического контакта проходит за пределы корпуса.

Корпус может содержать внешний корпус, причем верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса удерживаются внутри внешнего корпуса.

По меньшей мере одна из верхней части корпуса и нижней части корпуса может быть образована из упругого материала, такого как кремнекаучук. Упругий материал может быть сжат внешним корпусом. Это может обеспечить зажимное усилие на нагревательном элементе для его удержания. Он также может обеспечивать непроницаемое для жидкости уплотнение между внешним корпусом, а также верхней и нижней частями корпуса.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может удерживаться внутри внешнего корпуса. Внешний корпус может представлять собой гильзу. Верхняя часть корпуса или нижняя часть корпуса, или как верхняя часть корпуса, так и нижняя часть корпуса, необязательно вместе с внешним корпусом, могут образовывать резервуар для жидкости, в котором удерживается жидкость. Нижняя часть корпуса может содержать канал, поперек которого расположена часть нагревателя. В канале нижней части корпуса может быть обеспечен капиллярный материал. Капиллярный материал может переносить жидкость из резервуара в часть нагревателя. Преимущество этого заключается в доставке постоянного количества жидкости в часть нагревателя.

Картридж может содержать проход для потока воздуха, проходящий от дальнего конца картриджа мимо части нагревателя к ближнему концу картриджа. Аэрозоль или пар могут вытягиваться из картриджа через проход для потока воздуха. По меньшей мере часть прохода для потока воздуха образована между верхним корпусом и нижним корпусом. Это обеспечивает возможность образования верхней и нижней частей корпуса с относительно простыми формами, которые не требуют сложных процессов формования и инструментов.

Проход для потока воздуха может быть по существу прямым между ближним и дальним концами картриджа. Проход для потока воздуха может содержать по меньшей мере одно сужение между частью нагревателя и ближним концом картриджа.

В проходе для потока воздуха может быть обеспечен один или более фильтров. Фильтр в проходе для потока воздуха может предотвратить выход крупных капель жидкости из картриджа через мундштук.

Части электрического контакта могут выступать из дальнего конца картриджа.

На ближнем конце картриджа может быть обеспечен мундштук. Сменный элемент мундштука может быть размещен над мундштуком внешнего корпуса. Сменный мундштук может быть изготовлен из более мягкого материала, чем внешний корпус.

Картридж может иметь по существу форму призмы. Картридж может иметь кубовидную форму. Картридж может иметь длину, ширину и толщину, при этом толщина проходит в направлении, ортогональном первой плоскости, и является по существу меньше длины или ширины. Толщина может быть не более половины длины или ширины картриджа. Как было описано ранее, эта форма картриджа пользуется популярностью у потребителей.

Во всех описанных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться посредством нагрева субстрата, образующего аэрозоль.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может альтернативно содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которое при использовании способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре работы системы по существу устойчиво к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы и вода.

Описанный картридж состоит из очень небольшого количества компонентов и является простым в сборке. Это имеет несколько преимуществ. Первое преимущество заключается в хорошей надежности. Наличие относительно небольшого количества компонентов означает относительно небольшое количество взаимодействий между компонентами и, таким образом, меньшую вероятность несовпадений или интерфейсных проблем. Это также означает относительно небольшое количество причин выхода из строя.

Второе преимущество заключается в снижении стоимости. Это происходит как за счет снижения затрат на материалы для компактного картриджа с небольшим количеством деталей, так и за счет снижения производственных затрат, связанных с простыми инструментами и небольшим количеством этапов процесса.

Третье преимущество заключается в возможности снижения воздействия на окружающую среду. Картридж, как описано, использует относительно небольшое количество исходных материалов. Используемые материалы могут в значительной мере подлежать вторичной переработке или быть биоразлагаемыми. А также картридж легко разбирается, что упрощает переработку и утилизацию отдельных компонентов.

Четвертое преимущество заключается в том, что картридж можно сделать небольшим в одном измерении, ортогональном плоскости части нагревателя. Это позволяет легко хранить и переносить картридж.

Должно быть ясно, что признаки или элементы, описанные в отношении одного примера или варианта осуществления, могут быть применены к другим описанным примерам или вариантам осуществления. Например, одни и те же капиллярные материалы и одни и те же субстраты, образующие аэрозоль, можно использовать в каждом варианте осуществления. Подобным образом один и тот же основной блок можно использовать с разными описанными картриджами.

Пункты, определяющие предпочтительные признаки

1. Картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

корпус, содержащий субстрат, образующий аэрозоль;

нагревательный элемент, содержащий проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта, при этом часть нагревателя и часть электрического контакта выполнены как единое целое из одного листа нагревателя; и

при этом часть нагревателя заключена внутри корпуса и расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и часть электрического контакта проходит за пределы корпуса.

2. Картридж по пункту 1, где часть нагревателя является плоской и лежит в первой плоскости.

3. Картридж по пункту 2, где часть электрического контакта выгнута за пределы первой плоскости.

4. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где нагревательный элемент содержит первую часть электрического контакта и вторую часть электрического контакта, расположенные на противоположных сторонах части нагревателя, так что электрический ток, протекающий от первой части электрического контакта ко второй части электрического контакта, проходит через часть нагревателя.

5. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где часть нагревателя содержит одно или более отверстий или прорезей, проходящих через лист нагревателя.

6. Картридж по пункту 5, где одно или более отверстий или прорезей могут содержать спиральный, зигзагообразный рисунок или решетчатый рисунок.

7. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где лист имеет толщину от 0,01 миллиметра до 0,5 миллиметра и более предпочтительно от 0,02 миллиметра до 0,3 миллиметра.

8. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где часть или части электрического контакта покрыты или осаждены электрически проводящим материалом, таким как золото.

9. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где часть нагревателя имеет первую сторону, находящуюся в контакте с субстратом, образующим аэрозоль, в корпусе, и вторую сторону, находящуюся в контакте с проходом для потока воздуха, проходящим через картридж.

10. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где субстрат, образующий аэрозоль, является жидкостью при комнатной температуре.

11. Картридж по пункту 10, содержащий капиллярный материал, выполненный с возможностью доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к части нагревателя нагревательного элемента.

12. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где корпус содержит верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса, при этом лист нагревателя расположен между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса.

13. Картридж по пункту 12, дополнительно содержащий внешний корпус, в котором удерживаются верхний корпус и нижний корпус.

14. Картридж по пункту 13, где внешний корпус содержит гильзу, в которой размещаются верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса в направлении, параллельном плоскости части нагревателя.

15. Картридж по пункту 12, пункту 13 или пункту 14, где по меньшей мере одна из верхней части корпуса и нижней части корпуса образована из упругого материала, такого как кремнекаучук.

16. Картридж по любому из пунктов 12-15, где нижняя часть корпуса содержит канал, поперек которого расположена часть нагревателя.

17. Картридж по пункту 16, содержащий капиллярный материал в канале нижней части корпуса.

18. Картридж по любому предыдущему пункту, содержащий проход для потока воздуха, проходящий от дальнего конца картриджа мимо части нагревателя к ближнему концу картриджа.

19. Картридж по любому из пунктов 12-17, содержащий проход для потока воздуха, проходящий от дальнего конца картриджа мимо части нагревателя к ближнему концу картриджа, и при этом по меньшей мере часть прохода для потока воздуха образована между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса.

20. Картридж по пункту 18 или пункту 19, где проход для потока воздуха является по существу прямым между ближним и дальним концами картриджа.

21. Картридж по пункту 18, пункту 19 или пункту 20, где проход для потока воздуха содержит по меньшей мере одно сужение между частью нагревателя и ближним концом картриджа.

22. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где части электрического контакта выступают из дальнего конца картриджа.

23. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где на ближнем конце картриджа обеспечен мундштук.

24. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где картридж имеет по существу кубовидную форму.

25. Картридж по любому из предыдущих пунктов, где картридж имеет длину, ширину и толщину, при этом толщина проходит в направлении, ортогональном первой плоскости, и является по существу меньше длины или ширины.

26. Картридж по пункту 25, где толщина составляет не более половины длины или ширины картриджа.

27. Картридж по пункту 25 или пункту 26, где длина картриджа проходит между ближним концом и дальним концом картриджа и превышает ширину картриджа.

28. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж по любому из предыдущих пунктов и основной блок, причем основной блок содержит блок питания и электрические контакты, электрически соединенные с блоком питания и выполненные с возможностью зацепления с частью электрического контакта или частями электрического контакта картриджа.

29. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 28, где основной блок содержит схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на электрические контакты.

30. Система, генерирующая аэрозоль, по пункту 28 или пункту 29, где основной блок имеет длину, ширину и толщину, и при этом толщина составляет не более половины длины или ширины.

31. Нагревательный элемент для системы, генерирующей аэрозоль, причем нагревательный элемент образован из одного листа нагревателя и содержит проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта, соединенную с проницаемой для текучей среды частью нагревателя; при этом проницаемая для текучей среды часть нагревателя является плоской и лежит в первой плоскости, и при этом часть электрического контакта выгнута за пределы первой плоскости.

32. Нагревательный элемент по пункту 31, где нагревательный элемент содержит первую часть электрического контакта и вторую часть электрического контакта, расположенные на противоположных сторонах части нагревателя, так что электрический ток, протекающий от первой части электрического контакта ко второй части электрического контакта, проходит через часть нагревателя.

33. Нагревательный элемент по пункту 31 или пункту 32, где часть нагревателя содержит одно или более отверстий или прорезей, проходящих через лист нагревателя.

34. Нагревательный элемент по пункту 33, где отверстия или прорези содержат спиральный, зигзагообразный рисунок или решетчатый рисунок.

35. Нагревательный элемент по любому из пунктов 31-34, где лист имеет толщину от 0,01 миллиметра до 0,5 миллиметра и более предпочтительно от 0,02 миллиметра до 0,3 миллиметра.

36. Нагревательный элемент по любому из пунктов 31-35, где часть или части электрического контакта покрыты или осаждены электрически проводящим материалом, таким как золото.

37. Способ изготовления нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, включающий:

обработку плоского листа для образования нагревательного элемента, имеющего проницаемую для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одну часть электрического контакта, соединенную с частью нагревателя, лежащей в первой плоскости; и

выгибание части электрического контакта за пределы первой плоскости.

38. Способ по пункту 37, где этап образования включает штамповку, механическую обработку резанием или травление плоского листа для образования части нагревателя нагревательного элемента.

39. Способ изготовления картриджа для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает:

образование нагревательного элемента, содержащего проницаемую для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одну часть электрического контакта, соединенную с частью нагревателя; и

расположение нагревательного элемента между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса таким образом, чтобы часть нагревателя лежала между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, а часть электрического контакта проходила за пределы нижней части корпуса и верхней части корпуса.

40. Способ по пункту 39, где этап образования включает штамповку, механическую обработку резанием или травление плоского листа для образования части нагревателя нагревательного элемента.

41. Способ по пункту 39 или пункту 40, где нагревательный элемент сначала образуют таким образом, что часть нагревателя и по меньшей мере одна часть электрического контакта лежат в первой плоскости, и способ дополнительно включает выгибание части электрического контакта за пределы первой плоскости.

42. Способ по любому из пунктов 39-41, дополнительно включающий вставку верхней части корпуса и нижней части корпуса и нагревательного элемента во внешний корпус.

43. Способ по любому из пунктов 39-42, включающий заполнение резервуара внутри внешнего корпуса субстратом, образующим аэрозоль.

44. Картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

корпус, содержащий верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса, причем корпус содержит субстрат, образующий аэрозоль;

нагревательный элемент, содержащий проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта; и

при этом нагревательный элемент зажат между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, при этом часть нагревателя расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль; и при этом часть электрического контакта проходит за пределы корпуса.

45. Картридж по пункту 44, где корпус содержит внешний корпус, причем верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса удерживаются внутри внешнего корпуса.

46. Картридж по пункту 44 или пункту 45, где по меньшей мере одна из верхней части корпуса и нижней части корпуса может образована из упругого материала, такого как кремнекаучук.

47. Картридж по пункту 44, пункту 45 или пункту 46, где нижняя часть корпуса содержит канал, поперек которого расположена часть нагревателя.

48. Картридж по пункту 47, содержащий капиллярный материал в канале нижней части корпуса.

49. Картридж по любому предыдущему пункту, содержащий проход для потока воздуха, проходящий от дальнего конца картриджа мимо части нагревателя к ближнему концу картриджа.

50. Картридж по пункту 49, где по меньшей мере часть прохода для потока воздуха образована между верхним корпусом и нижним корпусом.

51. Картридж по пункту 49 или пункту 50, где проход для потока воздуха является по существу прямым между ближним и дальним концами картриджа.

52. Картридж по пункту 49, пункту 50 или пункту 51, где проход для потока воздуха содержит по меньшей мере одно сужение между частью нагревателя и ближним концом картриджа.

53. Картридж по любому из пунктов 44-52, где части электрического контакта выступают из дальнего конца картриджа.

54. Картридж по любому из пунктов 44-53, где на ближнем конце картриджа обеспечен мундштук.

55. Картридж по любому из пунктов 44-54, где картридж имеет по существу кубовидную форму.

56. Картридж по любому из пунктов 44-55, где картридж имеет длину, ширину и толщину, при этом толщина проходит в направлении, ортогональном первой плоскости, и является по существу меньше длины или ширины.

57. Картридж по пункту 56, где толщина составляет не более половины длины или ширины картриджа.

Варианты осуществления настоящего изобретения далее будут описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1A - схематический вид сбоку системы, генерирующей аэрозоль, содержащей одноразовый картридж;

фиг. 1B - схематический вид сверху системы, генерирующей аэрозоль, с фиг. 1A;

фиг. 2A - вид компонентов одноразового картриджа;

фиг. 2В - компоненты с фиг. 2А с нагревателем, выгнутым в готовую конфигурацию;

фиг. 3 - вид снизу части картриджа с фиг. 2A;

фиг. 4 - вид в перспективе другого одноразового картриджа; и

фиг. 5 - блок-схема, показывающая способ сборки для картриджа.

На фиг. 1А и 1В схематически показана система, генерирующая аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, представляет собой переносную курительную систему, выполненную с возможностью генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем. В частности, система, показанная на фиг. 1A и 1B, представляет собой курительную систему, которая генерирует аэрозоль, содержащий никотин и вкусоароматические соединения. На фиг. 1A представлен схематический вид сбоку. На фиг. 1В представлен схематический вид сверху.

Система по фиг. 1А и 1В содержит две части: основной блок 10 и картридж 20. При использовании картридж 20 прикреплен к основному блоку 10.

Основная часть 10 содержит корпус 18 устройства, который удерживает перезаряжаемую батарею 12 и электрическую схему 14 управления. Перезаряжаемая батарея 12 представляет собой литий-железо-фосфатную батарею. Схема 14 управления содержит программируемый микропроцессор и датчик потока воздуха.

Картридж 20 содержит внешний корпус 34, также называемый наружной гильзой, который прикреплен к основному блоку 18. В этом варианте картридж удерживается на основном блоке магнитным соединением.

Внутри наружной гильзы картриджа находится верхняя часть 39 корпуса и нижняя часть 38 корпуса. Верхняя и нижняя части корпуса вместе с наружной гильзой образуют резервуар 30 для субстрата, образующего аэрозоль, и проход 22 для потока воздуха, проходящий через картридж. Нагревательный элемент 32 удерживается между верхней и нижней частями корпуса. Проницаемая для текучей среды часть 36 нагревательного элемента 32 расположена между резервуаром и проходом 22 для потока воздуха. Это описано более подробно со ссылкой на фиг. 2A и 2B.

Нагревательный элемент 32 представляет собой резистивный нагревательный элемент. Нагревательный элемент 32 образован из одного листа, в этом варианте осуществления из фольги из нержавеющей стали. Как лучше всего видно на фиг. 1В, нагревательный элемент 32 содержит часть 36 нагревателя, расположенную между двумя контактными частями 35 и 37. Часть 36 нагревателя имеет множество прорезей, протравленных через нее, оставляющих спиральный рисунок из нитей нагревателя, соединяющих две контактные части 35, 37. Нити части нагревателя имеют значительно более высокое электрическое сопротивление, чем контактные части и поэтому часть нагревателя значительно нагревается, когда через нее проходит электрический ток.

Контактные части 35, 37 проходят от любой стороны части нагревателя до положения снаружи картриджа. В частности, секция каждой из контактных частей 35, 37, которая является внешней по отношению к частям корпуса картриджа, выгнута, чтобы обеспечить электрическую контактную площадку для соединения с соответствующими электрическими контактами 15, 17 в основном блоке. Электрические контакты 15, 17 в основном блоке соединены с батареей 12 через схему управления 14. Питание подается на нагревательный элемент 32 от батареи 12 под управлением схемы управления, как будет описано.

Картридж удерживает субстрат, образующий аэрозоль, внутри резервуара 30. В этом примере субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой смесь, жидкую при комнатной температуре, и содержит никотин, ароматизаторы, вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин или пропиленгликоль, и воду. Резервуар образован между нижней частью корпуса и наружной гильзой. Канал образован в нижней части корпуса, которая образует часть резервуара. Часть нагревателя нагревательного элемента проходит поперек канала и отделяет канал от прохода 22 для потока воздуха. Капиллярный материал 33 обеспечен в канале нижней части корпуса и расположен так, чтобы способствовать доставке субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу независимо от ориентации системы относительно силы тяжести.

В этом примере часть прохода для потока воздуха проходит через картридж 20 и часть прохода для потока воздуха проходит через основной блок 10. Датчик потока воздуха, включенный в схему управления, расположен с возможностью обнаружения потока воздуха через часть прохода для потока воздуха в основном блоке. Проход для потока воздуха проходит от впускного отверстия 16 для воздуха до выпускного отверстия 28 для воздуха. Выпускное отверстие 28 для воздуха расположено на мундштучном конце картриджа. Когда пользователь делает затяжку на мундштучном конце картриджа, воздух втягивается из впускного отверстия 16 для воздуха через проход 22 для потока воздуха, к выпускному отверстию 28 для воздуха.

Проход 22 для потока воздуха по меньшей мере частично образован между верхней и нижней частями корпуса. Нижняя часть 38 корпуса выполнена из кремнекаучука, сжатого между наружной гильзой и верхним корпусом, которые изготовлены из более жестких материалов. В этом варианте осуществления верхняя часть корпуса образована из Tritan^TM. Преимущественно все из элементов корпуса могут быть изготовлены из биоразлагаемых или поддающихся биохимическому распаду пластмасс. Сжатие нижней части корпуса обеспечивает непроницаемое для жидкости уплотнение резервуара. Оно также обеспечивает непроницаемое для воздуха уплотнение прохода для потока воздуха.

Часть 36 нагревателя нагревательного элемента 32 расположена в канале 22 для потока воздуха. Часть нагревателя в целом является плоской, при этом одна сторона находится в сообщении по текучей среде, например, в прямом или косвенном контакте, с жидкостью в резервуаре 30, и при этом противоположная сторона находится в сообщении по текучей среде, например, в прямом или косвенном контакте, с воздухом, проходящим через канал для потока воздуха. Во время работы жидкий субстрат, образующий аэрозоль, нагретый нагревательным элементом, испаряется с образованием пара. Пар может проходить через часть нагревателя в канал для потока воздуха.

Во время работы система может быть активирована пользователем путем нажатия кнопки (не показана) на основном блоке. Затем схема управления подает питание на нагревательный элемент, когда поток воздуха, проходящий через канал для потока воздуха, обнаруживается датчиком потока. В этом варианте осуществления на нагревательный элемент подается постоянное количество энергии каждый раз, когда обнаруживается затяжка пользователя. Это приводит к нагреву части нагревателя, что, в свою очередь, генерирует пар в канале для потока воздуха, как описано. Пар увлекается воздухом, протекающим через канал для потока воздуха и охлаждается с образованием аэрозоля перед выходом из системы через выпускное отверстие 28 для воздуха.

На фиг. 2А и 2В показан вариант осуществления картриджа, совместимый с системой, показанной на фиг. 1А и 1В. На фиг. 2А показаны компоненты картриджа в разобранном виде, при этом нагревательный элемент находится в разогнутом виде. На фиг. 2В показаны компоненты картриджа в разобранном виде, при этом контактные части нагревательного элемента 32 выгнуты для образования электрических контактных площадок.

На фиг. 2А видно, что нагревательный элемент 32 зажат между верхней частью 39 корпуса и нижней частью 38 корпуса, при этом не требуются никакие дополнительные крепления. Верхняя часть корпуса содержит лапки 42, которые защелкиваются в отверстиях 44 на наружной гильзе 34 для крепления верхней части корпуса и нижней части корпуса к наружной гильзе 34. Наружная гильза является прозрачной и можно видеть внутреннюю трубку, образующую мундштучный конец прохода 22 для потока воздуха. Внутренняя трубка представляет собой цельнолитую часть наружной гильзы. Наружная гильза, верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса все являются литыми компонентами. Капиллярный материал 33 помещается в канал в нижней части 38 корпуса.

На фиг. 2А нагревательный элемент 32 является плоским и разогнутым. Нагревательный элемент имеет U-образную форму. На фиг. 2В показан нагревательный элемент в своей окончательной форме. Свободные концы U-образной формы, соответствующие секциям частей электрического контакта, наиболее удаленным от части нагревателя, выгнуты для образования двух электрических контактных площадок 50, 52. Две электрические контактные площадки расположены на противоположных сторонах прохода 22 для потока воздуха относительно друг друга. Нагревательный элемент выгнут так, чтобы электрические контактные площадки проходили перпендикулярно плоскости остальной части нагревательного элемента. Электрические контактные площадки прилегают близко к внешней поверхности картриджа, образованного верхней и нижней частями корпуса. В этом варианте осуществления каждая из частей электрического контакта согнута дважды, один раз на 90 градусов, а затем на 180 градусов, так что электрические контактные площадки проходят по существу по всей толщине картриджа.

На фиг. 3 более подробно показана спиральная конструкция части нагревателя нагревательного элемента. На фиг. 3 представлен вид снизу картриджа по фиг. 2А, при этом наружная гильза 34 и капиллярный материал показаны прозрачными. Могут быть хорошо видны спиральные нити нагревателя части 36 нагревателя. Испаряющийся субстрат, образующий аэрозоль, может проходить между нитями и в канал для потока воздуха. В этом примере толщина и ширина нитей составляют приблизительно 0,1 мм и расстояние между нитями составляет приблизительно 0,1 мм. Однако для части нагревателя можно использовать фольгу толщиной всего 0,01 мм. Электрические контактные площадки 50, 52 показаны проходящими сразу за нижней частью 38 корпуса.

На фиг. 4 представлен вид в перспективе другого варианта осуществления картриджа. Вариант осуществления по фиг. 4 подобен варианту осуществления по фиг. 2А, 2В и 3, но часть нагревателя имеет форму решетки или сетки, а не спирального рисунка.

На фиг. 4 наружная гильза 34 и верхняя часть 39 корпуса показаны прозрачными, так что можно видеть часть 56 нагревателя. Часть 56 нагревателя проходит поперек канала 22 для потока воздуха над каналом в нижней части 38 корпуса. Также можно видеть внутреннюю трубку 23 в наружной гильзе 34, которая образует мундштучный конец канала для потока воздуха.

Как и в варианте осуществления по фиг. 2А и 2В, нагревательный элемент зажат между верхней и нижней частями корпуса. Части нагревательного элемента снаружи корпуса картриджа выгнуты для образования электрических контактных площадок 50, 52. Электрические контактные площадки в этом варианте осуществления расположены на противоположных сторонах канала для потока воздуха, как и в предыдущем варианте осуществления.

Каждый из описанных картриджей содержит только пять компонентов: наружную гильзу, верхнюю часть корпуса, нижнюю часть корпуса, нагревательный элемент и капиллярный материал. Компоненты могут быть изготовлены из перерабатываемых или биоразлагаемых материалов и могут быть просто разобраны после использования для переработки и утилизации.

Иллюстративный процесс изготовления и сборки для картриджа такого типа, как показан на фиг. 1-4, будет описан далее со ссылкой на фиг. 5. На фиг. 5 представлена блок-схема, показывающая этапы процесса производства.

На первом этапе 500 плоский лист материала для нагревательного элемента обрабатывается для образования части нагревателя и частей электрического контакта. Этот этап обработки может включать штамповку, химическое травление, лазерную резку или механическую обработку резанием фольги или листового материала с подходящей электропроводностью и механическими свойствами. Этот этап обработки может включать печать или иное нанесение электрически проводящего материала на плоскую подложку нагревателя. Например, в качестве подложки может быть использована проницаемая для текучей среды мембрана, и на мембрану может быть нанесен электрически проводящий материал, образующий часть нагревателя и части электрического контакта.

Этап 500 может также включать покрытие частей электрического контакта или по меньшей мере тех частей электрического контакта, которые образуют электрические контактные площадки, электрически проводящим материалом, таким как золото. Это может уменьшить сопротивление электрического контакта.

На этапе 510 плоский нагревательный элемент расположен между верхней и нижней частями корпуса. Верхняя и нижняя части корпуса представляют собой литые пластмассовые компоненты, как описано выше. Нагревательный элемент расположен таким образом, что часть нагревателя выровнена с каналом в нижней части корпуса и с проходом для потока воздуха, образованным между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса. Часть нагревателя заключена внутри верхней и нижней частей корпуса. Две контактные части нагревательного элемента проходят за пределы верхней и нижней частей корпуса.

На этапе 520 капиллярный материал вставлен в канал нижней части корпуса. Нагревательный элемент, верхняя часть корпуса, нижняя часть корпуса и капиллярный материал для подузла распылителя.

На этапе 530, который можно выполнять параллельно с этапами 500-520, часть резервуара наружной гильзы заполняется жидким субстратом, образующим аэрозоль.

На этапе 540 подузел распылителя вставлен в заполненную наружную гильзу. Как описано, для крепления подузла распылителя к наружной гильзе можно использовать простое защелкивающееся соединение или другую механическую блокировку. Нижняя часть корпуса сжимается наружной гильзой, чтобы обеспечить непроницаемое для жидкости уплотнение для резервуара и воздухонепроницаемое уплотнение для канала для потока воздуха.

На этапе 550 открытые контактные части нагревательного элемента выгибают для образования электрических контактных площадок, проходящих параллельно поверхности верхней и нижней частей корпуса. Должно быть ясно, что этап 550 может быть выполнен на любом этапе после этапа 500. Его не нужно выполнять после этапа 540.

В качестве альтернативы этапу 530, заполнение наружной гильзы, или в дополнение к этапу 530 можно пропитать капиллярный материал в жидком или гелеобразном субстрате, образующем аэрозоль, перед вставкой капиллярного материала в канал нижней части корпуса.

Процесс изготовления и сборки, показанный на фиг. 5, является простым в выполнении. Он требует только сборки пяти компонентов и не требует каких-либо крепежных элементов, таких как винты или любые виды клея. Нагревательный элемент очень просто крепится внутри картриджа. Плоский нагревательный элемент также упрощает обращение с ним.

Группа изобретений относится к табачной промышленности, в частности к устройствам, имитирующим процесс табакокурения. Картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, содержит корпус, содержащий субстрат, образующий аэрозоль. Корпус содержит верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса. Нагревательный элемент содержит проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта. Часть нагревателя и часть электрического контакта выполнены как единое целое из одного листа нагревателя. Часть нагревателя заключена внутри корпуса и расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Часть электрического контакта проходит за пределы корпуса. Картридж дополнительно содержит внешнюю гильзу корпуса, в которой удерживаются верхняя и нижняя части корпуса. Внешняя гильза корпуса выполнена с возможностью размещения верхней части корпуса и нижней части корпуса таким образом, что внешняя гильза корпуса сжимает верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса вместе для обеспечения уплотнения между ними. Заявлены система, генерирующая аэрозоль, и способ изготовления картриджа для устройства, генерирующего аэрозоль. Достигается технический результат – повышение надежности и упрощение конструкции устройства. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

корпус, содержащий субстрат, образующий аэрозоль, при этом корпус содержит верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса;

нагревательный элемент, содержащий проницаемую для текучей среды часть нагревателя и часть электрического контакта, причем указанные часть нагревателя и часть электрического контакта выполнены как единое целое из одного листа нагревателя;

при этом указанная часть нагревателя заключена внутри корпуса и расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, а указанная часть электрического контакта проходит за пределы корпуса;

причем картридж дополнительно содержит внешнюю гильзу корпуса, в которой удерживаются указанные верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса, при этом внешняя гильза корпуса выполнена с возможностью размещения верхней части корпуса и нижней части корпуса таким образом, что внешняя гильза корпуса сжимает верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса вместе для обеспечения уплотнения между ними.

2. Картридж по п. 1, в котором указанная часть нагревателя является плоской и лежит в первой плоскости.

3. Картридж по п. 2, в котором указанная часть электрического контакта выгнута за пределы первой плоскости.

4. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент содержит первую часть электрического контакта и вторую часть электрического контакта, расположенные на противоположных сторонах указанной части нагревателя, так что электрический ток, протекающий от первой части электрического контакта ко второй части электрического контакта, проходит через часть нагревателя.

5. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная часть нагревателя содержит одно или более отверстий или прорезей, проходящих через лист нагревателя.

6. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная часть нагревателя имеет первую сторону, находящуюся в контакте с субстратом, образующим аэрозоль, в корпусе, и вторую сторону, находящуюся в контакте с проходом для потока воздуха, проходящим через картридж.

7. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором лист нагревателя зажат между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса.

8. Картридж по п. 7, в котором внешняя гильза корпуса сжимает верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса для зажатия нагревательного элемента между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса.

9. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором верхняя часть корпуса и нижняя часть корпуса размещены во внешней гильзе корпуса в направлении, параллельном плоскости указанной части нагревателя.

10. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одна из верхней части корпуса и нижней части корпуса образована из упругого материала, такого как кремнийорганический каучук.

11. Картридж по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент удерживается между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, причем указанная часть нагревателя расположена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при этом указанная часть электрического контакта проходит за пределы корпуса.

12. Система, генерирующая аэрозоль и содержащая картридж по любому из предыдущих пунктов и основной блок, причем основной блок содержит блок питания и электрические контакты, электрически соединенные с блоком питания и выполненные с возможностью зацепления с частью электрического контакта или частями электрического контакта картриджа.

13. Способ изготовления картриджа для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает:

образование как единого целого нагревательного элемента, содержащего проницаемую для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одну часть электрического контакта из одного листа нагревателя;

расположение нагревательного элемента между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса таким образом, чтобы часть нагревателя лежала между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, а часть электрического контакта проходила за пределы нижней части корпуса и верхней части корпуса;

размещение верхней части корпуса и нижней части корпуса внутри внешней гильзы корпуса таким образом, что внешняя гильза корпуса сжимает верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса вместе, чтобы обеспечить уплотнение между ними.

14. Способ по п. 13, включающий:

обработку плоского листа с образованием нагревательного элемента, так что проницаемая для текучей среды часть нагревателя и по меньшей мере одна часть электрического контакта лежат в первой плоскости; и

выгибание части электрического контакта за пределы первой плоскости.

15. Способ по п. 14, при котором этап обработки включает штамповку, механическую обработку резанием или травление плоского листа с образованием указанной части нагревателя нагревательного элемента.