НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СУБСТРАТА, ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТЕРМОРЕЗИСТОР C ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ Российский патент 2024 года по МПК A24F40/51 

Настоящее изобретение относится к нагревателям для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и к устройствам, генерирующим аэрозоль, и системам, генерирующим аэрозоль, содержащим такие нагреватели.

Из уровня техники известны изделия, генерирующие аэрозоль, в которых субстрат, образующий аэрозоль, такой как субстрат, содержащий табак, нагревают, а не сжигают. Назначением таких нагреваемых изделий, генерирующих аэрозоль, является уменьшение потенциально вредных побочных продуктов, образуемых в результате сгорания и пиролитической деградации табака в обычных сигаретах.

В нагреваемых изделиях, генерирующих аэрозоль, вдыхаемый аэрозоль обычно генерируется в результате передачи тепла от нагревателя к субстрату, образующему аэрозоль. Во время нагрева летучие соединения высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, и захватываются воздухом. Например, летучие соединения могут захватываться воздухом, втягиваемым через изделие, генерирующее аэрозоль, над ним, вокруг него или иным образом вблизи него. По мере охлаждения высвобождаемых летучих соединений они конденсируются с образованием аэрозоля. Аэрозоль может вдыхаться пользователем. Аэрозоль может содержать ароматические вещества, ароматизаторы, никотин и другие желаемые элементы.

Нагревательный элемент может содержаться в устройстве, генерирующем аэрозоль. Комбинация изделия, генерирующего аэрозоль, и устройства, генерирующего аэрозоль, может образовывать систему, генерирующую аэрозоль.

Нагревательный элемент может представлять собой резистивный нагревательный элемент, который может быть вставлен в субстрат, образующий аэрозоль, или расположен вокруг него, когда изделие размещено в устройстве, генерирующем аэрозоль. Однако может быть трудно регулировать температуру резистивного нагревательного элемента, чтобы обеспечить желаемый профиль нагрева, поскольку резистивные нагревательные элементы могут проявлять медленную тепловую реакцию. Также может быть трудно избежать потенциального перегрева без предоставления дополнительных элементов.

Было бы желательно предоставить нагреватель, в котором можно эффективным образом управлять рабочей температурой нагревателя. Было бы также желательно предоставить нагреватель, в котором рабочая температура нагревателя ограничена конфигурацией нагревателя.

Предлагается нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель может содержать нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательный элемент может содержать по меньшей мере один терморезистор с положительным температурным коэффициентом (PTC). Сопротивление по меньшей мере одного терморезистора РТС может увеличиваться, когда температура по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур. Нижний предел стабилизированного диапазона температур может быть контрольной температурой, при которой сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC.

В изобретении предлагается нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем нагреватель содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем нагревательный элемент содержит по меньшей мере один терморезистор PTC, так что сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур, причем нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру, при которой сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC.

Нагревательный элемент может содержать по меньшей мере один терморезистор PTC. По меньшей мере один терморезистор PTC представляет собой термочувствительный резистор, который может нагреваться при подаче электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC. Когда нагревается по меньшей мере один терморезистор PTC, температура и сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC могут изменяться в соответствии с функцией, которая связывает оба параметра. По меньшей мере один терморезистор PTC может иметь хорошую тепловую реакцию, когда температура изменяется в соответствии с такой функцией. Поэтому можно эффективным образом управлять рабочей температурой по меньшей мере одного терморезистора PTC. В частности, по меньшей мере один терморезистор PTC может быть нагрет до температуры, которая соответствует минимальному сопротивлению по меньшей мере одного терморезистора PTC.

Аналогичным образом по меньшей мере один терморезистор PTC может быть нагрет до температуры, которая соответствует удвоенному минимальному сопротивлению по меньшей мере одного терморезистора PTC. Если по меньшей мере один терморезистор PTC нагревается до температуры, превышающей температуру, соответствующую удвоенному минимальному сопротивлению по меньшей мере одного терморезистора PTC, сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур. Поэтому стабилизированный диапазон температур ограничен нижним пределом, соответствующим температуре, при которой сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC. Этот нижний предел стабилизированного диапазона температур обычно называют контрольной температурой по меньшей мере одного терморезистора PTC. В пределах стабилизированного диапазона температур увеличение сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC при повышении температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC обычно является достаточно резким, чтобы обеспечить очень медленное изменение температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC. Следует отметить, что в контексте данного документа «стабилизированный диапазон температур» следует толковать как диапазон температур терморезистора PTC, в котором температура не обязательно является постоянной, даже если изменение температуры терморезистора PTC может быть незначительным по отношению к изменению сопротивления терморезистора PTC.

Следовательно, по меньшей мере один терморезистор PTC может стабилизироваться при по существу контрольной температуре (или при температуре, немного превышающей контрольную температуру) в пределах стабилизированного диапазона температур в течение периодов времени, которые могут превышать нормальное время работы устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего нагреватель по настоящему изобретению. Это обеспечивает более последовательный профиль нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при котором максимальную температуру нагревательного элемента в течение времени работы можно определять и управлять ею путем предоставления соответствующего терморезистора PTC.

Контрольная температура может по существу соответствовать температуре Кюри для диэлектрических терморезисторов PTC, таких как полупроводниковая керамика. Температура Кюри обычно определяется как пороговая температура, выше которой определенные материалы переходят из ферроэлектричества в параэлектричество.

Нагревательный элемент, содержащий по меньшей мере один терморезистор PTC, может быть менее подвержен перегреву, поскольку температура по меньшей мере одного терморезистора PTC не может значительно превышать контрольную температуру. Нагреватель может не нуждаться в дополнительных специальных элементах для уменьшения потенциально вредного воздействия температур выше заданного температурного порога за счет предоставления терморезистора PTC с контрольными температурами ниже такого порога.

Нагреватель может не нуждаться в специальном элементе, таком как датчик, для измерения и регулирования температуры нагревательного элемента, поскольку контрольная температура может быть внутренним свойством по меньшей мере одного терморезистора PTC. Следовательно, даже без таких специальных элементов нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью работы при максимальных температурах, которые существенно не превышают контрольную температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC.

Нагреватель может содержать внешний нагревательный элемент, при этом по меньшей мере один терморезистор PTC содержится во внешнем нагревательном элементе. В контексте данного документа термин «внешний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, приспособленному для нагрева внешней поверхности субстрата, образующего аэрозоль. Внешний нагревательный элемент может по меньшей мере частично окружать полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль.

Нагреватель может содержать внутренний нагревательный элемент, при этом по меньшей мере один терморезистор PTC содержится во внутреннем нагревательном элементе. В контексте данного документа термин «внутренний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, приспособленному для вставки в субстрат, образующий аэрозоль. Внутренний нагревательный элемент может быть выполнен в форме лезвия, штыря или конуса. Внутренний нагревательный элемент может проходить в полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль.

В некоторых вариантах осуществления нагреватель содержит внутренний нагревательный элемент и внешний нагревательный элемент.

Нагреватель выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль.

В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться посредством нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, обычно является частью изделия, генерирующего аэрозоль.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой матрицу из никотиновой соли.

Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкость. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердые компоненты и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердое тело.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, содержащий табак, который содержит летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. В особенно предпочтительном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте настоящего документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров.

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, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые являются по существу устойчивыми к термической деградации при рабочей температуре системы. 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 моно-, ди- или триацетат глицерола; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные вещества для образования аэрозоля могут включать многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол. Предпочтительно вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин. При наличии гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, равное или превышающее приблизительно 5 процентов по весу в пересчете на сухой вес, например от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов по весу в пересчете на сухой вес. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Контрольная температура по меньшей мере одного терморезистора PTC может составлять от приблизительно 100 градусов по Цельсию до приблизительно 350 градусов по Цельсию, когда на по меньшей мере один терморезистор PTC подается постоянное напряжение 3,3 вольт.

Этот диапазон контрольных температур может быть полезным для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, в достаточной степени для высвобождения определенных веществ, которые могут содержаться в субстрате, образующем аэрозоль, таких как никотин или обработанные табачные листья.

Более предпочтительно контрольная температура по меньшей мере одного терморезистора PTC может составлять от приблизительно 200 градусов по Цельсию до приблизительно 250 градусов по Цельсию.

Этот диапазон контрольных температур может быть достаточным для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, в достаточной степени для высвобождения определенных веществ, которые могут содержаться в субстрате, образующем аэрозоль, таких как никотинсодержащие жидкости для электронных сигарет и гелеобразные субстанции.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью вставки в субстрат, образующий аэрозоль.

Другими словами, нагревательный элемент может быть внутренним нагревательным элементом. Внутренний нагревательный элемент может прокалывать субстрат, образующий аэрозоль. Внутренний нагревательный элемент также может быть размещен во внутренней полости субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель может содержать полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль, когда внутренний нагревательный элемент вставлен в субстрат, образующий аэрозоль. Когда электрический ток подается на внутренний нагревательный элемент, температура внутреннего нагревательного элемента повышается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC, содержащегося во внутреннем нагревательном элементе. Если подача электрического тока поддерживается после этого момента, температура внутреннего нагревательного элемента стабилизируется при температуре, которая по существу соответствует контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC, содержащегося во внутреннем нагревательном элементе. Таким образом, внутренний нагревательный элемент может быть использован для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при по существу контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC. Контрольная температура может быть настроена таким образом, чтобы оптимизировать высвобождение летучих соединений из субстрата.

Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагрева внешней поверхности субстрата, образующего аэрозоль.

Другими словами, нагревательный элемент может быть внешним нагревательным элементом. Внешний нагревательный элемент может содержать полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль. Полость может содержать внутреннюю стенку, выполненную с возможностью нахождения в тепловом контакте с внешней поверхностью субстрата, образующего аэрозоль. Когда электрический ток подается на внешний нагревательный элемент, температура внешнего нагревательного элемента повышается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC, содержащегося во внешнем нагревательном элементе. Если подача электрического тока поддерживается после этого момента, температура внешнего нагревательного элемента стабилизируется при температуре, которая по существу соответствует контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC, содержащегося во внешнем нагревательном элементе. Таким образом, внешний нагревательный элемент может быть использован для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при по существу контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC. Контрольная температура может быть настроена таким образом, чтобы оптимизировать высвобождение летучих соединений из субстрата.

Нагреватель может содержать корпус нагревателя, при этом корпус нагревателя содержит краевую часть, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой и краевой внешней стенкой, и нижнюю часть, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой и нижней внешней стенкой; полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходящую в продольном направлении между открытым концом и нижней внутренней стенкой, причем полость ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой.

Краевая внутренняя стенка и нижняя внутренняя стенка могут иметь соответствующие размеры и форму для образования полости для размещения субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, чтобы можно было оптимизировать передачу тепла от нагревательного элемента к субстрату, образующему аэрозоль.

По меньшей мере один терморезистор PTC может представлять собой диск PTC, расположенный внутри нижней части.

Это может позволить обеспечить нагреватель, который прост в изготовлении и сборке, обеспечивая при этом удовлетворительный профиль нагрева субстрата, образующего аэрозоль, когда субстрат размещен в полости корпуса нагревателя. В этом варианте осуществления температура краевой внутренней стенки может незначительно отличаться от температуры диска PTC. Следовательно, может быть достигнута соответствующая передача тепла между диском PTC и субстратом, образующим аэрозоль.

По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать трубку PTC, расположенную внутри краевой части, чтобы окружать краевую внутреннюю стенку.

В этом устройстве температура краевой внутренней стенки может быть по существу такой же, как и температура трубки PTC. Это может привести к улучшенной передаче тепла между трубкой PTC и субстратом, образующим аэрозоль.

Краевая внешняя стенка может содержать по меньшей мере три плоские секции, по меньшей мере один терморезистор PTC, содержащий по меньшей мере одну пластину PTC, расположенную по меньшей мере на одном из по меньшей мере трех плоских секций.

Наличие по меньшей мере трех плоских секций на краевой внешней стенке может быть предпочтительным в том смысле, что по меньшей мере одна пластина PTC, которая может быть проста в изготовлении, может быть расположена на плоской поверхности одной или более из по меньшей мере трех плоских секций. Такое расположение может привести к оптимизированной передаче тепла от по меньшей мере одной пластины PTC к субстрату, образующему аэрозоль, когда субстрат размещен в полости корпуса нагревателя. Пластины PTC являются плоскими.

Краевая внешняя стенка может образовывать в соответствии с поперечным сечением правильный или неправильный многоугольник. В одном примере многоугольник представляет собой один из треугольника, прямоугольника, квадрата, пятиугольника и шестиугольника.

По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать по меньшей мере три пластины PTC, так что каждая из по меньшей мере трех пластин PTC расположена на другой плоской секции, при этом количество пластин PTC равно количеству плоских секций.

В этом варианте осуществления на каждой плоской секции расположена пластина PTC. Это может способствовать улучшению передачи тепла от пластин PTC к субстрату, образующему аэрозоль, когда субстрат размещен в полости корпуса нагревателя.

По меньшей мере две из по меньшей мере трех пластин PTC могут иметь разную контрольную температуру.

Это может быть полезным для нагрева разных секций субстрата, образующего аэрозоль, когда субстрат размещен в полости корпуса нагревателя, до разных температур. Это может быть использовано для обеспечения последовательного нагрева разных секций субстрата, образующего аэрозоль, что может способствовать уменьшению массы испаряемого аэрозоля, который может возникнуть из-за истощения субстрата при контакте с корпусом нагревателя.

По меньшей мере три пластины PTC могут быть электрически соединены параллельно друг другу.

Это может снизить общее электрическое сопротивление нагревателя, тем самым увеличивая рассеяние мощности при использовании батарей небольшого размера, таких как батареи с напряжением от 3,0 вольт до 6,0 вольт.

Краевая внешняя стенка может содержать шесть плоских секций.

Было обнаружено, что устройство с шестью плоскими секциями может привести к компромиссу между оптимальной передачей тепла между пластинами PTC к субстрату, образующему аэрозоль, когда субстрат размещен в полости корпуса нагревателя, и простотой изготовления плоских секций.

Корпус нагревателя может содержать электропроводящий материал, такой как электропроводящий металл, при этом корпус нагревателя образует первый электрод, находящийся в электрическом контакте с по меньшей мере одной пластиной PTC. Нагреватель может дополнительно содержать по меньшей мере один внешний электрический контакт, содержащий электропроводящий материал, такой как электропроводящий металл, и образующий второй электрод, находящийся в электрическом контакте с по меньшей мере одной пластиной PTC.

При использовании корпуса нагревателя в качестве первого электрода по меньшей мере для одной пластины PTC подача электрического тока может быть интегрирована в нагреватель более компактным образом. Электропроводящий материал, содержащийся в корпусе, может быть металлом, например алюминием.

Аналогичным образом по меньшей мере один внешний электрический контакт является предпочтительным в том смысле, что он может обеспечивать простое в сборке устройство для подачи электрического тока.

В варианте осуществления, в котором терморезистор PTC содержит по меньшей мере три пластины PTC, так что каждая из по меньшей мере трех пластин PTC расположена на другой плоской секции, могут быть предусмотрены по меньшей мере три внешних электрических контакта, причем каждый внешний электрический контакт находится в электрическом контакте с другой пластиной PTC. Это устройство может обеспечить надлежащую подачу электрического тока по меньшей мере на три пластины PTC. В частности, в варианте осуществления, содержащем шесть пластин PTC и, следовательно, шесть внешних электрических контактов, может быть возможно достичь температуры, по существу равной контрольной температуре каждой пластины PTC за 30 секунд.

В одном варианте осуществления по меньшей мере одна пластина PTC может иметь длину приблизительно 7 миллиметров. По меньшей мере одна пластина PTC может иметь ширину приблизительно 3,8 миллиметра. По меньшей мере одна пластина PTC может иметь толщину приблизительно 0,5 миллиметра.

По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать керамический полупроводник, такой как титанат бария.

Наличие соответствующего керамического полупроводника может позволить регулировать контрольную температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC. Когда по меньшей мере один терморезистор PTC изготовлен из керамического полупроводника, контрольная температура полупроводника PTC может по существу соответствовать температуре Кюри керамического полупроводника.

По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать полимерный материал.

Наличие полимерного материала может быть предпочтительным в том смысле, что он может обеспечить упрощенную сборку по меньшей мере одного терморезистора PTC в нагревателе благодаря высокой гибкости, которой могут обладать некоторые полимерные материалы. Это также может привести к менее хрупким нагревателям. Это также может привести к получению нагревателей, имеющих меньшую тепловую массу, что может привести к меньшей тепловой латентности во время нагрева.

Полимерный материал может содержать полиэтилен. Полимерный материал может содержать углеродные зерна, углеродные чернила или другие подходящие проводящие зерна. Углеродные зерна могут содержать углеродную сажу. Углеродные зерна могут содержать никелевый порошок.

Полимерный материал может содержать полимерную пленку.

Нагреватель может содержать многослойную подставку, которая может быть непосредственно прикреплена к полимерной пленке. Многослойная подставка может содержать металл, например медь.

По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать смесь титаната бария и элемента в виде щелочноземельного металла, такого как элемент в виде стронция или висмута. По меньшей мере один терморезистор PTC может содержать смесь титаната бария и титаната свинца. Эти смеси могут обеспечить дополнительную регулировку контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC.

Дополнительные добавки могут быть добавлены по меньшей мере к одному терморезистору PTC, чтобы настроить контрольную температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC на желаемый уровень.

В изобретении предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее любой из нагревателей, описанных выше. В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля.

Поскольку устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит нагреватель согласно предыдущим изобретениям, преимущества, указанные выше для нагревателей, также применяются к самому устройству.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать корпус устройства. Корпус устройства может по меньшей мере частично образовывать полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль, находится на ближнем конце устройства.

Корпус устройства может быть продолговатым. Предпочтительно корпус устройства имеет цилиндрическую форму. Корпус устройства может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно материал является легким и нехрупким.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с традиционной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой устройство, удерживаемое в руке. Другими словами, устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь такие размер и форму, чтобы удерживаться в руке пользователя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания, выполненный с возможностью подачи электрического тока на нагревательный элемент.

Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. В предпочтительных вариантах осуществления источник питания представляет собой батарею. Источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную или литий-полимерную батарею. Однако в некоторых вариантах осуществления источник питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая позволяет накапливать достаточное количество энергии для одной или более операций пользователем. Например, источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, 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 источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций генератора аэрозоля. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности заданного количества использований устройства или отдельных активаций. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой источник питания постоянного тока, имеющий напряжение питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 вольт до приблизительно 4,5 вольт и силу тока питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 1 ампер до приблизительно 10 ампер (что соответствует источнику питания постоянного тока в диапазоне от приблизительно 2,5 ватт до приблизительно 45 ватт).

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать контроллер, соединенный с нагревательным элементом и источником питания. Контроллер может быть выполнен с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент от источника питания. Контроллер может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер, или специализированную интегральную схему (ASIC), или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты. Контроллер может быть приспособлен для регулирования подачи тока на нагревательный элемент. Ток может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации устройства, генерирующего аэрозоль, или может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке.

Контроллер преимущественно может содержать преобразователь постоянного тока в переменный, который может содержать усилитель мощности класса D или класса E.

В некоторых вариантах осуществления корпус устройства содержит мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более одного впускного отверстия для воздуха. Одно или более впускных отверстий для воздуха могут снижать температуру аэрозоля перед его доставкой пользователю и могут снижать концентрацию аэрозоля перед его доставкой пользователю.

В некоторых вариантах осуществления мундштук предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль. В контексте настоящего документа термин «мундштук» относится к части системы, генерирующей аэрозоль, помещаемой в рот пользователя для непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого системой, генерирующей аэрозоль, из изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в устройстве, генерирующем аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать пользовательский интерфейс для активации устройства, например, кнопку для инициирования нагрева изделия, генерирующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать дисплей для отображения состояния устройства или субстрата, образующего аэрозоль.

В изобретении предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая любое из вышеупомянутых устройств, генерирующих аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль.

В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» означает изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый пользователем, осуществляющим втягивание или затяжки на мундштуке на ближнем или пользовательском конце системы. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.

В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования вдыхаемого аэрозоля.

Поскольку система, генерирующая аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержит нагреватель согласно предыдущим изобретениям, преимущества, указанные выше для нагревателей, также применяются к самой системе.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь любую подходящую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в виде сегмента, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать множество субстратов, образующих аэрозоль. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать первый субстрат, образующий аэрозоль, и второй субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления второй субстрат, образующий аэрозоль, является по существу одинаковым с первым субстратом, образующим аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления второй субстрат, образующий аэрозоль, отличается от первого субстрата, образующего аэрозоль.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Сегмент, генерирующий аэрозоль, может также иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

В случае, если сегмент, генерирующий аэрозоль, содержит множество субстратов, образующих аэрозоль, субстраты, образующие аэрозоль, могут быть расположены торец к торцу вдоль оси сегмента, генерирующего аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может содержать перегородку между смежными субстратами, образующими аэрозоль.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 100 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В некоторых вариантах осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 миллиметров или 12 миллиметров.

Сегмент, генерирующий аэрозоль, предпочтительно имеет внешний диаметр, который приблизительно равен внешнему диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Внешний диаметр сегмента, генерирующего аэрозоль, может быть от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. В одном варианте осуществления сегмент, генерирующий аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать штранг фильтра. Штранг фильтра может быть расположен на ближнем конце изделия, генерирующего аэрозоль. Штранг фильтра может представлять собой ацетилцеллюлозный штранг фильтра. В некоторых вариантах осуществления штранг фильтра может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления штранг фильтра может иметь длину приблизительно 7 миллиметров.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать внешнюю обертку. Внешняя обертка может быть образована из бумаги. Внешняя обертка может быть проницаемой для газа в сегменте, генерирующем аэрозоль. В частности, в вариантах осуществления, содержащих множество субстратов, образующих аэрозоль, внешняя обертка может содержать перфорационные отверстия или другие впускные отверстия для воздуха на границе между смежными субстратами, образующими аэрозоль. В случае, если между смежными субстратами, образующими аэрозоль, предусмотрена перегородка, внешняя обертка может содержать перфорационные отверстия или другие впускные отверстия для воздуха в перегородке. Это может обеспечить непосредственное снабжение субстрата, образующего аэрозоль, воздухом, не втянутым через другой субстрат, образующий аэрозоль. Это может увеличить количество воздуха, принимаемое каждым субстратом, образующим аэрозоль. Это может улучшить характеристики аэрозоля, генерируемого из субстрата, образующего аэрозоль.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может также содержать перегородку между субстратом, образующим аэрозоль, и штрангом фильтра. Перегородка может иметь размер приблизительно 18 миллиметров, но может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.

В изобретении предлагается способ эксплуатации любой из вышеупомянутых систем, генерирующих аэрозоль. Способ может включать этап определения максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, образующем аэрозоль. Способ может включать этап подачи электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, причем электрический ток имеет постоянное напряжение. Постоянное напряжение может быть таким, чтобы контрольная температура терморезистора PTC была по существу максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.

В настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации любой из вышеупомянутых систем, генерирующих аэрозоль, причем способ включает этапы:

- определения максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, генерирующем аэрозоль;

- подачи электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, при этом электрический ток имеет постоянное напряжение, при этом постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.

Управление этими этапами может осуществляться контроллером. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать контроллер. В качестве альтернативы, контроллер может быть предусмотрен в устройстве, внешнем по отношению к системе, генерирующей аэрозоль, таком как компьютер или мобильный телефон. Контроллер может быть выполнен с возможностью обнаружения типа субстрата, образующего аэрозоль, в системе, генерирующей аэрозоль. На контроллере может храниться максимальная рабочая температура для каждого типа субстрата, образующего аэрозоль, с целью улучшения образования аэрозоля при нагреве субстрата, образующего аэрозоль. Контроллер может быть выполнен с возможностью приема внешних данных для определения максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль. Контроллер может использовать любую другую подходящую конфигурацию для определения максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль.

Сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC может зависеть от сопротивления зерен и от переходного сопротивления границ зерен, образующих материал, содержащийся в по меньшей мере одном терморезисторе PTC. Чем выше напряжение, подаваемое на по меньшей мере один терморезистор PTC, тем ниже может быть сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC. Уменьшение сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC с повышенным напряжением может быть более значительным, когда температура превышает контрольную температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC, поскольку разрушение барьеров между зернами может произойти с большей вероятностью; аналогично, часть подаваемого напряжения может не поглощаться сопротивлением зерна. Однако было обнаружено, что уменьшение сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC с повышенным напряжением может быть заметным при контрольной температуре или при температурах ниже контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC. Благодаря этому эффекту было обнаружено, что контрольная температура по меньшей мере одного терморезистора PTC может зависеть от напряжения, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC.

В способе по настоящему изобретению могут быть выгодно извлечены преимущества из изменения контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC с напряжением, подаваемым на по меньшей мере один терморезистор PTC. Для достижения этого контроллер может управлять источником питания для подачи электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC, имеющий постоянное напряжение. Выбранное постоянное напряжение может определяться контроллером для обеспечения того, чтобы контрольная температура терморезистора PTC была по существу максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль. На контроллере может храниться таблица, которая связывает напряжение, подаваемое на по меньшей мере один терморезистор PTC, с контрольной температурой по меньшей мере одного терморезистора PTC.

Следовательно, способ по настоящему изобретению может позволить по меньшей мере одному терморезистору PTC системы, генерирующей аэрозоль, по существу стабилизироваться при максимальной рабочей температуре для субстрата, образующего аэрозоль. Температура, при которой стабилизируется по меньшей мере один терморезистор PTC, является по существу такой же, что и температура, применяемая к субстрату, образующему аэрозоль, или достаточно близкой к ней, когда система, генерирующая аэрозоль, используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Следовательно, температура, при которой стабилизируется терморезистор PTC, может быть выбрана для оптимизации образования аэрозоля. Это может быть полезным для обеспечения оптимизированного опыта образования аэрозоля.

В изобретении предлагается способ эксплуатации любой из вышеупомянутых систем, генерирующих аэрозоль. Способ может включать этап измерения интенсивности затяжки, когда происходит затяжка во время использования системы, генерирующей аэрозоль. Способ может включать этап определения порога интенсивности затяжки. Когда интенсивность затяжки равна или превышает порог интенсивности затяжки, способ может включать этап определения первой максимальной рабочей температуры и второй максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, генерирующем аэрозоль. Способ может включать этап выбора первой максимальной рабочей температуры или второй максимальной рабочей температуры. Если выбрана первая максимальная рабочая температура, способ может включать этап подачи электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, при этом электрический ток имеет первое постоянное напряжение, при этом первое постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу первой максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль. Если выбрана вторая максимальная рабочая температура, способ может включать этап подачи электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, при этом электрический ток имеет второе постоянное напряжение, при этом второе постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу второй максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.

В настоящем изобретении предлагается способ эксплуатации любой из вышеупомянутых систем, генерирующих аэрозоль, причем способ включает этапы:

- измерения интенсивности затяжки, когда происходит затяжка во время использования системы, генерирующей аэрозоль;

- определения порога интенсивности затяжки, так что, когда интенсивность затяжки равна или превышает порог интенсивности затяжки, способ включает дополнительные этапы:

- определения первой максимальной рабочей температуры и второй максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, генерирующем аэрозоль;

- выбора первой максимальной рабочей температуры или второй максимальной рабочей температуры;

- если выбрана первая максимальная рабочая температура, подача электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, при этом электрический ток имеет первое постоянное напряжение, при этом первое постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу первой максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль;

- если выбрана вторая максимальная рабочая температура, подача электрического тока на по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, при этом электрический ток имеет второе постоянное напряжение, при этом второе постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу второй максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.

Как поясняется для способа предыдущего изобретения, изменение контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC может быть достигнуто путем изменения напряжения, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC. Это может позволить регулировать контрольную температуру, чтобы она по существу соответствовала максимальной рабочей температуре для субстрата, образующего аэрозоль, оптимизируя таким образом образование аэрозоля.

Для некоторых субстратов, образующих аэрозоль, может быть предпочтительным изменять максимальную рабочую температуру. Это может позволить адаптировать образование аэрозоля к конкретному опыту образования аэрозоля. Такой опыт образования аэрозоля может быть выбран в соответствии с предпочтениями пользователя системы, генерирующей аэрозоль.

Однако, как указано для способа предыдущего изобретения, изменение контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC путем изменения напряжения, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC, может быть относительно небольшим. Другими словами, способы настоящего изобретения обычно могут обеспечивать изменение контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC в небольшом диапазоне температур.

Способ по настоящему изобретению включает этап измерения интенсивности затяжки, когда затяжка происходит во время использования системы, генерирующей аэрозоль. Способ также включает этап определения порога интенсивности затяжки. Эти этапы также могут выполняться контроллером.

Контроллер может быть выполнен с возможностью определения контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC путем определения напряжения, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC, только тогда, когда интенсивность затяжки равна или превышает порог интенсивности затяжки. Когда интенсивность затяжки ниже порога интенсивности затяжки, температура по меньшей мере одного терморезистора PTC обычно может зависеть от интенсивности затяжки. Функция может храниться на контроллере.

Когда интенсивность затяжки равна или превышает порог интенсивности затяжки, контроллер может регулировать напряжение, подаваемое на по меньшей мере один терморезистор PTC, для определения контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC. Контроллер может управлять источником питания для подачи первого постоянного напряжения на по меньшей мере один терморезистор PTC; первое постоянное напряжение приводит к первой контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC. Контроллер может управлять источником питания для подачи второго постоянного напряжения, отличного от первого постоянного напряжения, на по меньшей мере один терморезистор PTC; второе постоянное напряжение приводит ко второй контрольной температуре по меньшей мере одного терморезистора PTC. Предпочтительно первая контрольная температура и вторая контрольная температура равны или превышают температуру, соответствующую пороговой интенсивности затяжки в функции, связывающей температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC и интенсивность затяжки.

Ограничивая регулировку контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC интенсивностями затяжки, равными или превышающими порог интенсивности затяжки, конкретный диапазон контрольных температур, который может быть достигнут путем изменения напряжения, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC, ориентирован на температуры, которые могут привести к перегреву устройства, генерирующего аэрозоль, или к получению аэрозолей более низкого качества. В пределах такого конкретного диапазона, даже если изменение контрольной температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC может быть относительно небольшим, соответствующее изменение максимальной рабочей температуры субстрата, образующего аэрозоль, может преимущественно обеспечивать возможность существенного изменения свойств образующегося аэрозоля, таким образом обеспечивая опыт образования аэрозоля, который может быть оптимизирован или настроен индивидуально. Контроллер может выбирать первую контрольную температуру или вторую контрольную температуру для достижения желаемых свойств в образующемся аэрозоле.

Аналогичным образом, поскольку первая контрольная температура и вторая контрольная температура терморезистора PTC могут быть равны или больше температуры, соответствующей порогу интенсивности затяжки в функции, связывающей температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC и интенсивность затяжки, система, генерирующая аэрозоль, содержащая по меньшей мере один терморезистор PTC, может быть выполнена с возможностью изменения температуры по меньшей мере одного терморезистора PTC в соответствии с такой функцией, без достижения стабилизированного диапазона температур, когда происходит затяжка, интенсивность которой ниже порога интенсивности затяжки.

Способ по настоящему изобретению может также обеспечивать возможность определения и выбора дополнительных контрольных температур, таких как третья контрольная температура, четвертая контрольная температура, пятая контрольная температура, седьмая контрольная температура, восьмая контрольная температура, девятая контрольная температура, десятая контрольная температура или любая другая контрольная температура.

Хотя способы по вышеуказанным изобретениям включают этапы обеспечения постоянного напряжения, контроллер также может быть выполнен с возможностью управления источником питания, чтобы использовать широтно-импульсную модуляцию или частотно-импульсную модуляцию, когда электрический ток подается на по меньшей мере один терморезистор PTC. В таких случаях получаемые в результате способы идентичны способам по вышеуказанным изобретениям, за исключением того, что именно ширина импульса или частота импульса соответственно связаны с заданной контрольной температурой по меньшей мере одного терморезистора PTC. Следовательно, контрольную температуру по меньшей мере одного терморезистора PTC можно регулировать путем регулирования ширины импульса или частоты импульса электрического тока, подаваемого на по меньшей мере один терморезистор PTC.

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в свете следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенного только в качестве иллюстративного и неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые фигуры:

на фиг. 1 показан график температуры/сопротивления терморезистора PTC, содержащегося в нагревательном элементе;

на фиг. 2 проиллюстрирован продольный разрез нагревателя, содержащего корпус нагревателя и диск PTC;

на фиг. 3 изображен продольный разрез нагревателя, содержащего корпус нагревателя и трубку PTC;

на фиг. 4 представлен продольный разрез нагревателя, содержащего корпус нагревателя и внутренний нагревательный элемент;

на фиг. 5 показан вид в перспективе корпуса нагревателя, который, в свою очередь, содержит шесть плоских секций;

на фиг. 6 изображено поперечное сечение корпуса нагревателя по фиг. 5;

на фиг. 7 представлено множество внешних электрических контактов;

на фиг. 8 проиллюстрирован вид в перспективе нагревателя, содержащего корпус нагревателя по фиг. 5 и множество внешних электрических контактов по фиг. 7;

на фиг. 9 представлена температура краевой внутренней стенки для четырех примеров нагревателя по фиг. 8;

на фиг. 10 изображена система, генерирующая аэрозоль, содержащая изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, которое, в свою очередь, содержит нагреватель по фиг. 3;

на фиг. 11 показана система, генерирующая аэрозоль, по фиг. 10, в которой изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости корпуса нагревателя;

на фиг. 12 проиллюстрирован вариант осуществления изделия, генерирующего аэрозоль;

на фиг. 13 представлен процесс изменения температуры краевой внутренней стенки и температуры трубки PTC для нагревателя по фиг. 3;

на фиг. 14 изображен процесс изменения температуры краевой внутренней стенки и температуры диска PTC для нагревателя по фиг. 2;

на фиг. 15 показаны три графика температуры/сопротивления терморезистора PTC, содержащегося в нагревательном элементе, когда на терморезистор PTC подают три разных постоянных напряжения.

На фиг. 1 показан график температуры T/сопротивления R терморезистора PTC, содержащегося в нагревательном элементе нагревателя для нагрева субстрата, образующего аэрозоль.

Терморезистор PTC нагревается, когда на терморезистор PTC подается электрический ток. Когда терморезистор PTC нагревается, температура T и сопротивление R терморезистора PTC изменяются в соответствии с функцией, представленной на фиг. 1.

В частности, терморезистор PTC может быть нагрет до температуры TMR, которая соответствует минимальному сопротивлению MR терморезистора PTC.

Когда терморезистор PTC нагревается до температуры T ниже температуры, соответствующей минимальному сопротивлению TMR, сопротивление R терморезистора PTC немного уменьшается при повышении температуры T терморезистора PTC в соответствии с функцией, показанной на фиг. 1. В некоторых терморезисторах PTC сопротивление R терморезистора PTC остается по существу постоянным при сопротивлении, немного превышающем минимальное сопротивление MR терморезистора PTC, до тех пор, пока минимальное сопротивление MR терморезистора PTC не будет достигнуто при температуре, соответствующей минимальному сопротивлению TMR.

Аналогичным образом, если терморезистор PTC нагревается до температуры T, превышающей температуру, соответствующую минимальному сопротивлению TMR, сопротивление R терморезистора PTC увеличивается при повышении температуры T терморезистора PTC в соответствии с функцией, показанной на фиг. 1.

Если терморезистор PTC нагревается до температуры, превышающей температуру, соответствующую удвоенному минимальному сопротивлению TMR, увеличение сопротивления терморезистора PTC при повышении температуры терморезистора PTC настолько значительно, что температура терморезистора PTC по существу стабилизируется при температуре T, соответствующей удвоенному минимальному сопротивлению MR. Такая температура обычно называется контрольной температурой CT терморезистора PTC. Другими словами, терморезистор PTC имеет высокий положительный температурный коэффициент α в пределах стабилизированного диапазона температур, ограниченного на нижнем пределе контрольной температурой CT. В диэлектрических материалах контрольная температура CT может по существу соответствовать температуре Кюри диэлектрического материала.

Температуры T, существенно превышающие контрольную температуру CT, могут быть достигнуты, если на терморезистор PTC подается электрический ток в течение периода времени, достаточного для достижения максимального сопротивления терморезистора PTC. Однако следует учитывать, что на фиг. 1 показано сопротивление R в логарифмическом масштабе. Следовательно, период времени, необходимый для достижения такого максимального сопротивления, обычно существенно больше, чем обычное время работы нагревателя для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Это может обеспечить эффективную стабилизацию терморезистора PTC при температуре, которая превышает контрольную температуру CT незначительно.

На фиг. 2 проиллюстрирован нагреватель 10, содержащий корпус 20 нагревателя. Корпус 20 нагревателя содержит краевую часть 21, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой 210 и краевой внешней стенкой 211. Корпус 20 нагревателя содержит нижнюю часть 22, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой 220 и нижней внешней стенкой 221. Полость 23 для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом 230 корпуса 20 нагревателя и нижней внутренней стенкой 220, при этом полость 23 ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой 210. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, нагреватель содержит нагревательный элемент, который выполнен из диска 24 PTC, расположенного внутри нижней части 22. Когда электрический ток подается на диск 24 PTC, температура диска 24 PTC увеличивается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры диска 24 PTC. Если подача электрического тока поддерживается после этого момента, температура диска 24 PTC стабилизируется при температуре, которая по существу соответствует контрольной температуре диска 24 PTC. Таким образом, краевая внутренняя стенка 210 достигает температуры, которая может незначительно отличаться от температуры, при которой стабилизируется диск 24 PTC. Следовательно, когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23, субстрат, образующий аэрозоль, может нагреваться до температуры краевой внутренней стенки 210, так что образуется вдыхаемый аэрозоль.

На фиг. 3 проиллюстрирован нагреватель 10, содержащий корпус 20 нагревателя. Корпус 20 нагревателя содержит краевую часть 21, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой 210 и краевой внешней стенкой 211. Корпус 20 нагревателя содержит нижнюю часть 22, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой 220 и нижней внешней стенкой 221. Полость 23 для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом 230 корпуса 20 нагревателя и нижней внутренней стенкой 220, при этом полость 23 ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой 210. В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, нагреватель содержит нагревательный элемент, который выполнен из трубки 25 PTC, расположенной внутри краевой части 21. Когда электрический ток подается на трубку 25 PTC, температура трубки 25 PTC увеличивается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры трубки 25 PTC. Если подача электрического тока поддерживается после этого момента, температура трубки 25 PTC стабилизируется при температуре, которая по существу соответствует контрольной температуре трубки 25 PTC. Таким образом, краевая внутренняя стенка 210 достигает температуры, которая по существу соответствует контрольной температуре трубки 25 PTC. Следовательно, когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23, субстрат, образующий аэрозоль, может нагреваться до температуры, которая по существу соответствует контрольной температуре трубки 25 PTC, так что образуется вдыхаемый аэрозоль.

На фиг. 4 проиллюстрирован нагреватель 10, содержащий корпус 20 нагревателя. Корпус 20 нагревателя содержит краевую часть 21, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой 210 и краевой внешней стенкой 211. Корпус 20 нагревателя содержит нижнюю часть 22, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой 220 и нижней внешней стенкой 221. Полость 23 для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом 230 корпуса 20 нагревателя и нижней внутренней стенкой 220, при этом полость 23 ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой 210. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, нагреватель содержит нагревательный элемент, который образован лезвием 27 РТС, проходящим в продольном направлении внутри полости 23, так что лезвие 27 РТС выполнено с возможностью прокалывания субстрата, образующего аэрозоль, когда субстрат размещен в полости 23. Когда электрический ток подается на лезвие 27 PTC, температура лезвия 27 PTC увеличивается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры лезвия 27 PTC. Если подача электрического тока поддерживается после этого момента, температура лезвия 27 PTC стабилизируется при температуре, которая по существу соответствует контрольной температуре лезвия 27 PTC. Таким образом, лезвие 27 РТС может использоваться для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при по существу контрольной температуре лезвия РТС, так что образуется вдыхаемый аэрозоль.

На фиг. 5 изображен вид в перспективе корпуса 20 нагревателя. Корпус 20 нагревателя содержит краевую часть 21, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой 210 и краевой внешней стенкой 211. Краевая внешняя стенка 211 содержит шесть плоских секций 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115, выполненных таким образом, что по меньшей мере одна пластина PTC может быть расположена на по меньшей мере одной плоской секции 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115. Пластина PCT может быть круглой пластиной, квадратной пластиной или многоугольной пластиной. Пластины являются плоскими. На фиг. 6 представлено поперечное сечение корпуса 20 нагревателя по фиг. 5. Полость 23 для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом 230 и нижней внутренней стенкой 220 (не показана на фиг. 5 и 6), причем полость 23 ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой 210. В варианте осуществления по фиг. 5 и 6 полость 23, ограниченная краевой внутренней стенкой 210, является цилиндрической, то есть краевая внутренняя стенка 23 имеет круглое поперечное сечение, как показано на фиг. 5. Такая форма может быть удобной для размещения цилиндрического субстрата, образующего аэрозоль.

В предпочтительном варианте осуществления корпус 20 нагревателя, показанный на фиг. 5 и 6, снабжен шестью пластинами PTC, по одной на каждой плоской секции 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115, таким образом образуя нагреватель 10.

В одном варианте осуществления корпус 20 нагревателя содержит электропроводящий материал, такой как электропроводящий металл. В этом случае корпус 20 нагревателя образует первый электрод, выполненный с возможностью нахождения в электрическом контакте с шестью пластинами PTC.

Нагреватель 10 может также содержать по меньшей мере один внешний электрический контакт 30, содержащий электропроводящий материал, такой как электропроводящий металл, и образующий второй электрод, выполненный с возможностью нахождения в электрическом контакте с шестью пластинами PTC. На фиг. 7 изображен по меньшей мере один внешний электрический контакт 30, содержащий шесть удлиненных внешних электрических контактов 310, 311, 312, 313, 314, 315, причем каждый из них выполнен так, чтобы находиться в электрическом контакте с пластиной PTC, расположенной на плоской секции 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115.

На фиг. 8 проиллюстрированы нагреватель 10, содержащий корпус 20 нагревателя, показанный на фиг. 5 и 6, и удлиненные внешние электрические контакты 310, 311, 312, 313, 314, 315 по фиг. 7. Предусмотрены шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, по одной на каждой плоской секции 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115. Шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 образуют нагревательный элемент нагревателя 10. Корпус 20 нагревателя служит в качестве первого электрода для пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, поскольку пластины PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 находятся в электрическом контакте с плоскими секциями 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115 корпуса 20 нагревателя. Удлиненные внешние электрические контакты 310, 311, 312, 313, 314, 315, которые находятся в электрическом контакте с пластинами PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, служат в качестве второго электрода для пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265.

Когда электрический ток подается на первый и второй электроды, температура пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута контрольная температура пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, как показано на фиг. 1. После этого температура пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 стабилизируется по существу при контрольной температуре пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 (или при температуре, немного превышающей контрольную температуру) в течение периодов времени, которые обычно длятся дольше, чем время работы устройства, генерирующего аэрозоль. Это обеспечивает последовательный и предсказуемый профиль нагрева субстрата, образующего аэрозоль, когда субстрат размещен в полости 23, в которой максимальную температуру каждой из пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 в течение времени работы можно определять и управлять ею, выбирая контрольную температуру пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265. Пластины PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 могут иметь одинаковую или разную контрольную температуру.

На фиг. 9 представлена температура краевой внутренней стенки 210 для четырех примеров нагревателя 10 по фиг. 8, в котором контрольная температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 идентична.

В первом примере CT190 контрольная температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 составляет 190 градусов по Цельсию. Когда электрический ток подается на первый и второй электроды, шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 приблизительно через 30 секунд достигают контрольной температуры 190 градусов по Цельсию и стабилизируются при температуре, немного превышающей контрольную температуру. Тепло передается через корпус 20 нагревателя таким образом, что температура внутренней стенки 210 является по существу такой же, как и температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, то есть чуть выше 190 градусов по Цельсию, как показано на фиг. 9. Когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23 после того, как внутренняя стенка 210 достигла температуры по существу 190 градусов по Цельсию, эта температура последовательно воздействует на субстрат, образующий аэрозоль, во время работы нагревателя 10, образуя, таким образом, вдыхаемый аэрозоль.

Во втором примере CT200 контрольная температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 составляет 200 градусов по Цельсию. Когда электрический ток подается на первый и второй электроды, шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 приблизительно через 30 секунд достигают контрольной температуры 200 градусов по Цельсию и стабилизируются при температуре, немного превышающей контрольную температуру. Тепло передается через корпус 20 нагревателя таким образом, что температура внутренней стенки 210 является по существу такой же, как и температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, то есть чуть выше 200 градусов по Цельсию, как показано на фиг.9. Когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23 после того, как внутренняя стенка 210 достигла температуры по существу 200 градусов по Цельсию, эта температура последовательно воздействует на субстрат, образующий аэрозоль, во время работы нагревателя 10, образуя, таким образом, вдыхаемый аэрозоль.

В третьем примере CT210 контрольная температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 составляет 210 градусов по Цельсию. Когда электрический ток подается на первый и второй электроды, шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 приблизительно через 30 секунд достигают контрольной температуры 210 градусов по Цельсию и стабилизируются при температуре, немного превышающей контрольную температуру. Тепло передается через корпус 20 нагревателя таким образом, что температура внутренней стенки 210 является по существу такой же, как и температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, то есть чуть выше 210 градусов по Цельсию, как показано на фиг.9. Когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23 после того, как внутренняя стенка 210 достигла температуры по существу 210 градусов по Цельсию, эта температура последовательно воздействует на субстрат, образующий аэрозоль, во время работы нагревателя 10, образуя, таким образом, вдыхаемый аэрозоль.

В четвертом примере CT220 контрольная температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 составляет 220 градусов по Цельсию. Когда электрический ток подается на первый и второй электроды, шесть пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265 приблизительно через 30 секунд достигают контрольной температуры 220 градусов по Цельсию и стабилизируются при температуре, немного превышающей контрольную температуру. Тепло передается через корпус 20 нагревателя таким образом, что температура внутренней стенки 210 является по существу такой же, как и температура шести пластин PTC 260, 261, 262, 263, 264, 265, то есть чуть выше 220 градусов по Цельсию, как показано на фиг. 9. Когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости 23 после того, как внутренняя стенка 210 достигла температуры по существу 220 градусов по Цельсию, эта температура последовательно воздействует на субстрат, образующий аэрозоль, во время работы нагревателя 10, образуя, таким образом, вдыхаемый аэрозоль.

На фиг. 10 и 11 показаны схематические поперечные сечения устройства 200, генерирующего аэрозоль, и изделия 300, генерирующего аэрозоль. Устройство 200, генерирующее аэрозоль, и изделие 300, генерирующее аэрозоль, образуют систему, генерирующую аэрозоль.

Устройство 200, генерирующее аэрозоль, содержит по существу цилиндрический корпус 202 устройства с формой и размером, подобными традиционной сигаре.

Устройство 200, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит источник 206 питания в виде перезаряжаемой никель-кадмиевой батареи, контроллер 208 PCB (печатной платы), содержащий микропроцессор и запоминающее устройство, электрический разъем 209 и нагреватель 10. В варианте осуществления, показанном на фиг. 10 и 11, нагреватель 10 является аналогичным нагревателю, показанному на фиг. 3. Однако могут быть использованы другие нагреватели. В частности, могут быть использованы нагреватели, показанные на фиг. 2, 4 и 8.

Все из источника 206 питания, контроллера 208 и нагревателя 10 размещены внутри корпуса 202 устройства. Нагреватель 10 устройства 200, генерирующего аэрозоль, расположен на ближнем конце устройства 200. Электрический разъем 209 расположен на дальнем конце корпуса 202 устройства.

Используемый здесь термин «ближний» относится к стороне пользователя или концу, подносимому ко рту, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, то есть конец устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, выполнен так, чтобы быть ближе всего ко рту пользователя во время обычного использования устройства, генерирующего аэрозоль, или системы, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль. Ближний конец компонента устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль, представляет собой конец компонента, ближайший к пользовательскому концу, или мундштучному концу, устройства, генерирующего аэрозоль, или изделия, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «дальний» относится к концу, противоположному ближнему концу.

Контроллер 208 выполнен с возможностью управления подачей питания от источника 206 питания на нагреватель 10. Контроллер 208 дополнительно содержит преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий усилитель мощности класса D. Контроллер 208 также выполнен с возможностью управления перезарядкой источника 206 питания от электрического разъема 209. Контроллер 208 дополнительно содержит датчик затяжки (не показан), выполненный с возможностью обнаружения, когда пользователь осуществляет затяжку на изделии, генерирующем аэрозоль, размещенном в полости 23.

Как поясняется на фиг. 3, нагреватель 10 содержит корпус 20 нагревателя. Корпус 20 нагревателя содержит краевую часть 21, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой 210 и краевой внешней стенкой 211. Корпус 20 нагревателя содержит нижнюю часть 22, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой 220 и нижней внешней стенкой 221. Полость 23 для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом 230 и нижней внутренней стенкой 220, при этом полость 23 ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой 210. Трубка 25 PTC расположена внутри краевой части 21, чтобы окружать краевую внутреннюю стенку 210.

Корпус 202 устройства также определяет впускное отверстие 280 для воздуха в непосредственной близости к дальнему концу полости 23 для вмещения субстрата, образующего аэрозоль. Впускное отверстие 280 для воздуха приспособлено для обеспечения втягивания окружающего воздуха в корпус 202 устройства. Пути потока воздуха (не показаны) определены через устройство 200 для обеспечения втягивания воздуха из впускного отверстия 280 для воздуха в полость 23.

Изделие 300, генерирующее аэрозоль, обычно имеет форму цилиндрического стержня, имеющего диаметр, аналогичный диаметру краевой внутренней стенки 210. Изделие 300, генерирующее аэрозоль, содержит цилиндрический ацетилцеллюлозный штранг 304 фильтра и цилиндрический сегмент 310, генерирующий аэрозоль, обернутые вместе внешней оберткой 320 из сигаретной бумаги.

Штранг 304 фильтра расположен на ближнем конце изделия 300, генерирующего аэрозоль, и образует мундштук системы, генерирующей аэрозоль, на котором пользователь делает затяжку для получения аэрозоля, сгенерированного системой.

Сегмент 310, генерирующий аэрозоль, расположен на дальнем конце изделия 300, генерирующего аэрозоль, и имеет длину, по существу равную длине полости 23. Хотя сегмент 310, генерирующий аэрозоль, по фиг. 10 и 11 содержит только один субстрат, образующий аэрозоль, сегмент, генерирующий аэрозоль, может в равной степени содержать несколько субстратов, образующих аэрозоль. Когда имеется несколько субстратов, образующих аэрозоль, субстраты могут быть расположены впритык друг к другу в продольном направлении изделия 300, генерирующего аэрозоль. Однако предполагается, что в других вариантах осуществления может быть предусмотрена перегородка между субстратами, образующими аэрозоль. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления два или более субстратов, образующих аэрозоль, могут быть образованы из одних и тех же материалов, тогда как в других вариантах осуществления каждый из субстратов, образующих аэрозоль, отличается. Например, один или более субстратов, образующих аэрозоль, могут содержать собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий ароматизатор в виде ментола. Один или более субстратов, образующих аэрозоль, могут также содержать ароматизатор в виде ментола и не содержать табачного материала или любого другого источника никотина. Один или более субстратов, образующих аэрозоль, могут также содержать дополнительные компоненты, такие как одно или более веществ для образования аэрозоля и вода, так что при нагреве субстрата, образующего аэрозоль, генерируется аэрозоль с необходимыми органолептическими свойствами.

Ближний конец сегмента 310, генерирующего аэрозоль, открыт, поскольку он не покрыт внешней оберткой 320. Когда сегмент 310, генерирующий аэрозоль, содержит несколько субстратов, образующих аэрозоль, внешняя обертка 320 может содержать линию перфораций, окружающих изделие 300, генерирующее аэрозоль, на границе между субстратами, образующими аэрозоль. Перфорационные отверстия обеспечивают втягивание воздуха в сегмент 310, генерирующий аэрозоль.

На фиг. 12 показано изделие 300, генерирующее аэрозоль, подобное изделию, показанному на фиг. 10 и 11. Однако штанг 304 фильтра представляет собой фильтр в сборе 304 в форме стержня. Фильтр в сборе 304 содержит три сегмента: охлаждающий сегмент 307, фильтрующий сегмент 309 и сегмент 311 на мундштучном конце. В варианте осуществления, показанном на фиг. 12, охлаждающий сегмент 307 расположен между вторым сегментом 310, генерирующим аэрозоль, и фильтрующим сегментом 309, так что охлаждающий сегмент 307 примыкает к сегменту 310, генерирующему аэрозоль, и фильтрующему сегменту 309. В других примерах может быть предусмотрена перегородка между сегментом 310, генерирующим аэрозоль, и охлаждающим сегментом 307 и между охлаждающим сегментом 307 и фильтрующим сегментом 309. Фильтрующий сегмент 309 расположен между охлаждающим сегментом 307 и сегментом 311 на мундштучном конце. Сегмент 311 на мундштучном конце расположен в направлении ближнего конца изделия 300, смежно с фильтрующим сегментом 309. В варианте осуществления, показанном на фиг. 12, фильтрующий сегмент 309 примыкает к сегменту 311 на мундштучном конце. В одном примере общая длина фильтра в сборе 304 составляет от 37 миллиметров до 45 миллиметров, более предпочтительно общая длина фильтра в сборе 304 составляет 41 миллиметр.

В одном примере согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, сегмент 310, генерирующий аэрозоль, имеет длину от 34 миллиметров до 50 миллиметров, более предпочтительно сегмент 310, генерирующий аэрозоль, имеет длину от 38 миллиметров до 46 миллиметров, еще более предпочтительно сегмент 310, генерирующий аэрозоль, имеет длину 42 миллиметра.

В одном примере согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, общая длина изделия 300 составляет от 71 миллиметра до 95 миллиметров, более предпочтительно общая длина изделия 300 составляет от 79 миллиметров до 87 миллиметров, еще более предпочтительно общая длина изделия 300 составляет 83 миллиметра.

В одном примере охлаждающий сегмент 307 представляет собой кольцевую трубку и образует воздушный зазор внутри охлаждающего сегмента 307. Воздушный зазор обеспечивает камеру для прохождения нагретых испаренных компонентов, генерируемых из сегмента 310, генерирующего аэрозоль. Охлаждающий сегмент 307 является полым для обеспечения камеры для накопления аэрозоля, но тем не менее достаточно жестким, чтобы выдерживать осевые сжимающие силы и изгибающие моменты, которые могут возникать во время производства и при использовании изделия 300 во время вставки в устройство 200, генерирующее аэрозоль. В одном примере толщина стенки охлаждающего сегмента 307 составляет приблизительно 0,29 миллиметра.

Охлаждающий сегмент 307 обеспечивает физическое смещение между сегментом 310, генерирующим аэрозоль, и фильтрующим сегментом 309. Физическое смещение, обеспечиваемое охлаждающим сегментом 307, будет обеспечивать перепад температур по длине охлаждающего сегмента 307. В одном примере охлаждающий сегмент 307 приспособлен для обеспечения разницы температур, составляющей по меньшей мере 40 градусов по Цельсию, между нагретым испаренным компонентом, поступающим в дальний конец охлаждающего сегмента 307, и нагретым испаренным компонентом, выходящим из ближнего конца охлаждающего сегмента 307. В одном примере охлаждающий сегмент 307 приспособлен для обеспечения разницы температур, составляющей по меньшей мере 60 градусов по Цельсию, между нагретым испаренным компонентом, поступающим в дальний конец охлаждающего сегмента 307, и нагретым испаренным компонентом, выходящим из ближнего конца охлаждающего сегмента 307. Данная разница температур по длине охлаждающего сегмента 307 защищает чувствительный к температуре фильтрующий сегмент 309 от высоких температур аэрозоля, образованного из сегмента 310, генерирующего аэрозоль.

В одном примере изделия 300, показанного на фиг. 12, длина охлаждающего сегмента 307 составляет по меньшей мере 15 миллиметров. В одном примере длина охлаждающего сегмента 307 составляет от 20 миллиметров до 30 миллиметров, более конкретно от 23 миллиметров до 27 миллиметров, более конкретно от 25 миллиметров до 27 миллиметров и более конкретно 25 миллиметров.

Охлаждающий сегмент 307 выполнен из бумаги, что означает, что он состоит из материала, который не генерирует соединения, вызывающие опасения. В одном примере изделия 300, показанного на фиг. 12, охлаждающий сегмент 307 изготовлен из спирально намотанной бумажной трубки, которая обеспечивает полую внутреннюю камеру, но при этом сохраняет механическую жесткость. Спирально намотанные бумажные трубки способны удовлетворять жестким требованиям к точности размеров при высокоскоростных производственных процессах в отношении длины, внешнего диаметра, округлости и прямолинейности трубки. В другом примере охлаждающий сегмент 307 представляет собой углубление, созданное из жесткой фицеллы или ободковой бумаги. Жесткая фицелла или ободковая бумага изготовлены такими, чтобы иметь достаточную жесткость, чтобы выдерживать осевые сжимающие силы и изгибающие моменты, которые могут возникать во время производства и при использовании изделия 300 во время вставки в устройство 200, генерирующее аэрозоль.

Для каждого из примеров охлаждающего сегмента 307 точность размеров охлаждающего сегмента является достаточной, чтобы удовлетворять требованиям к точности размеров при высокоскоростном производственном процессе.

Фильтрующий сегмент 309 может быть образован из любого фильтрующего материала, достаточного для удаления одного или более испаренных соединений из нагретых испаренных компонентов из сегмента 310, генерирующего аэрозоль. В одном примере изделия 300 по фиг. 12, фильтрующий сегмент 309 изготовлен из моноацетатного материала, такого как ацетилцеллюлоза. Фильтрующий сегмент 309 обеспечивает охлаждение и снижение раздражения от нагретых испаренных компонентов без исчерпания количества нагретых испаренных компонентов до неудовлетворительного для пользователя уровня.

Плотность материала ацетилцеллюлозного жгута фильтрующего сегмента 309 управляет перепадом давления на фильтрующем сегменте 309, который, в свою очередь, управляет сопротивлением затяжке изделия 300. Следовательно, выбор материала фильтрующего сегмента 309 является важным в управлении сопротивлением затяжке изделия 300. В дополнение фильтрующий сегмент выполняет функцию фильтрации в изделии 300.

Наличие фильтрующего сегмента 309 обеспечивает изоляционный эффект посредством обеспечения дополнительного охлаждения для нагретых испаренных компонентов, которые выходят из охлаждающего сегмента 307. Данный дополнительный эффект охлаждения снижает температуру контакта губ пользователя на поверхности фильтрующего сегмента 309.

Один или более ароматизаторов могут быть добавлены в фильтрующий сегмент 309 либо в форме прямого введения ароматизированных жидкостей в фильтрующий сегмент 309, либо путем встраивания или размещения одной или более ароматизированных разрушаемых капсул или других носителей ароматизатора внутри ацетилцеллюлозного жгута фильтрующего сегмента 309. В одном примере изделия 300, показанного на фиг. 12, фильтрующий сегмент 309 имеет длину от 6 миллиметров до 10 миллиметров, более предпочтительно 8 миллиметров.

Сегмент 311 на мундштучном конце представляет собой кольцевую трубку и образует воздушный зазор внутри сегмента 311 на мундштучном конце. Воздушный зазор обеспечивает камеру для нагретых испаренных компонентов, которые протекают из фильтрующего сегмента 309. Сегмент 311 на мундштучном конце является полым для обеспечения камеры для накопления аэрозоля, но тем не менее достаточно жестким, чтобы выдерживать осевые сжимающие силы и изгибающие моменты, которые могут возникать во время производства и при использовании изделия во время вставки в устройство 200, генерирующее аэрозоль. В одном примере толщина стенки сегмента 311 на мундштучном конце составляет приблизительно 0,29 миллиметра.

В одном примере длина сегмента 311 на мундштучном конце составляет от 6 миллиметров до 10 миллиметров и более предпочтительно 8 миллиметров.

Сегмент 311 на мундштучном конце может быть изготовлен из спирально намотанной бумажной трубки, которая обеспечивает полую внутреннюю камеру, но при этом сохраняет критическую механическую жесткость. Спирально намотанные бумажные трубки способны удовлетворять жестким требованиям к точности размеров при высокоскоростных производственных процессах в отношении длины, внешнего диаметра, округлости и прямолинейности трубки.

Сегмент 311 на мундштучном конце обеспечивает функцию предотвращения вхождения любого жидкого конденсата, который скапливается на выходе фильтрующего сегмента 309, в непосредственный контакт с пользователем.

Следует понимать, что в одном примере сегмент 311 на мундштучном конце и охлаждающий сегмент 307 могут быть образованы из единой трубки, а фильтрующий сегмент 309 расположен в этой трубке, разделяя сегмент 311 на мундштучном конце и охлаждающий сегмент 307.

В изделии 300, показанном на фиг. 12, вентиляционные отверстия 317 расположены в охлаждающем сегменте 307, чтобы помогать охлаждать изделие 300. В одном примере вентиляционные отверстия 317 предусматривают один или более рядов отверстий, и предпочтительно каждый ряд отверстий расположен по окружности вокруг изделия 300 в поперечном сечении, которое по существу перпендикулярно продольной оси изделия 300.

В одном примере изделия 300, показанном на фиг. 12, предусмотрено от одного до четырех рядов вентиляционных отверстий 317 для обеспечения вентиляции для изделия 300. Каждый ряд вентиляционных отверстий 317 может иметь от 12 до 36 вентиляционных отверстий 317. Вентиляционные отверстия 317 могут, например, иметь диаметр от 100 до 500 микрометров. В одном примере осевая перегородка между рядами вентиляционных отверстий 317 составляет от 0,25 миллиметра до 0,75 миллиметра, более предпочтительно осевая перегородка между рядами вентиляционных отверстий 317 составляет 0,5 миллиметра.

В одном примере изделия 300, показанном на фиг. 12, вентиляционные отверстия 317 имеют одинаковый размер. В другом примере вентиляционные отверстия 317 различаются по размеру. Вентиляционные отверстия 317 могут быть выполнены с использованием любой подходящей техники, например одной или более из следующих техник: лазерной технологии, механической перфорации охлаждающего сегмента 307 или предварительной перфорации охлаждающего сегмента 307 до его формирования в изделие 300. Вентиляционные отверстия 317 расположены так, чтобы обеспечивать эффективное охлаждение для изделия 300.

В одном примере изделия 300, показанном на фиг. 12, ряды вентиляционных отверстий 317 расположены по меньшей мере на расстоянии 11 миллиметров от ближнего конца изделия 300, более предпочтительно вентиляционные отверстия 317 расположены на расстоянии от 17 миллиметров до 20 миллиметров от ближнего конца изделия 300. Местоположение вентиляционных отверстий 317 расположено так, что пользователь не блокирует вентиляционные отверстия 317, когда изделие 300 используется.

Преимущественно предоставление рядов вентиляционных отверстий на расстоянии от 17 миллиметров до 20 миллиметров от ближнего конца изделия 300 позволяет вентиляционным отверстиям 317 быть расположенными снаружи устройства 200, генерирующего аэрозоль, когда изделие 300 полностью вставлено в устройство 200, генерирующее аэрозоль. Благодаря расположению вентиляционных отверстий 317 снаружи устройства 200 ненагретый воздух способен поступать в изделие 300 через вентиляционные отверстия снаружи устройства 200, чтобы помогать охлаждать изделие 300.

Длина охлаждающего сегмента 307 является такой, что охлаждающий сегмент 307 будет частично вставлен в устройство 200, когда изделие 300 полностью вставлено в устройство 200.

При использовании, когда изделие 300, генерирующее аэрозоль, размещено в полости 23, пользователь может осуществлять затяжку на ближнем конце изделия 300, генерирующего аэрозоль, для вдыхания аэрозоля, сгенерированного системой, генерирующей аэрозоль. Когда пользователь осуществляет затяжку на ближнем конце изделия 300, генерирующего аэрозоль, воздух втягивается в корпус 202 устройства на впускном отверстии 280 для воздуха и втягивается в сегмент 310, генерирующий аэрозоль, изделия 300, генерирующего аэрозоль.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 11 и 12, контроллер 208 устройства 200, генерирующего аэрозоль, выполнен с возможностью подачи электрического тока на трубку 25 PTC, расположенную в краевой части 21 корпуса 20 нагревателя. Температура трубки 25 PTC повышается до тех пор, пока не достигнет контрольной температуры трубки 25 PTC. После этого температура трубки 25 PTC стабилизируется при температуре, по существу равной контрольной температуре трубки 25 PTC в течение периода времени, который обычно превышает время сеанса пользователя для устройства 200, генерирующего аэрозоль. Следовательно, профиль нагрева субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в сегменте 310, генерирующем аэрозоль, изделия 300, генерирующего аэрозоль, размещенного в полости 23, может быть определен в зависимости от контрольной температуры трубки 25 PTC.

В нагревателе, показанном на фиг. 3 и 10, температура трубки PTC TE является по существу такой же, как и температура краевой внутренней стенки TI, то есть по существу такой же, как и температура, которая будет применяться к субстрату, образующему аэрозоль. Это представлено на графике на фиг. 13. Контрольная температура трубки 25 PTC нагревателя 10 по фиг. 13 составляет 200 градусов по Цельсию, что по существу соответствует температуре трубки PTC TE и температуре краевой внутренней стенки TI после времени стабилизации.

В случае нагревателя, показанного на фиг. 8, температура шести пластин PTC TE также по существу соответствует температуре краевой внутренней стенки TI. Однако, в отличие от примера на фиг. 12, время стабилизации может быть меньшим. В частности, температура шести пластин РТС ТЕ и температура краевой внутренней стенки TI могут стабилизироваться при по существу контрольной температуре шести пластин PTC через 30 секунд.

На фиг. 14 предлагается процесс изменения температуры диска PTC TE и температуры краевой внутренней стенки TI со временем для нагревателя 10 по фиг. 2. В этом варианте осуществления следует понимать, что температура краевой внутренней стенки TI ниже, чем температура диска PTC TE. В частности, для диска 24 PTC с контрольной температурой 220 градусов по Цельсию температура краевой внутренней стенки TI стабилизируется на уровне 210.

На фиг. 15 показан график температуры T/сопротивления R терморезистора PTC, содержащегося в нагревательном элементе нагревателя для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, когда на терморезистор PTC подаются разные постоянные напряжения V. На фиг. 15 первое напряжение V1 больше, чем второе напряжение V2, которое, в свою очередь, больше, чем третье напряжение V3. Как можно понять из фиг. 15, контрольная температура CT терморезистора PTC зависит от напряжения V, подаваемого на терморезистор PTC. В частности, первое напряжение V1 приводит к первой контрольной температуре CT1, второе напряжение V2 приводит ко второй контрольной температуре CT2, а третье напряжение V3 приводит к третьей контрольной температуре CT3, так что первая контрольная температура CT1 больше, чем вторая контрольная температура CT2, которая, в свою очередь, больше, чем третья контрольная температура CT3.

Контроллер может управлять источником питания для подачи электрического тока на терморезистор PTC, имеющий первое напряжение V1, второе напряжение V2, третье напряжение V3 или любое другое подходящее напряжение. Поэтому контрольная температура терморезистора PTC будет отрегулирована на первую контрольную температуру CT1, вторую контрольную температуру CT2, третью контрольную температуру CT3 или любую другую подходящую температуру. Взаимосвязь между подаваемым напряжением V и контрольной температурой CT для конкретного терморезистора PTC может храниться в контроллере; в предпочтительном варианте осуществления такая взаимосвязь может храниться в запоминающем устройстве, содержащемся в контроллере. Аналогичным образом первая контрольная температура CT1, вторая контрольная температура CT2, третья контрольная температура CT3 или любая другая подходящая температура могут быть определены так, чтобы они соответствовали необходимым максимальным рабочим температурам для одного или более субстратов, образующих аэрозоль. Контроллер может также сохранять одну или более максимальных рабочих температур для данного субстрата, образующего аэрозоль; в предпочтительном варианте осуществления такие максимальные рабочие температуры могут храниться в запоминающем устройстве, содержащемся в контроллере.

Таким образом, терморезистор PTC системы, генерирующей аэрозоль, может по существу стабилизироваться при максимальной рабочей температуре, которая определяется контроллером для данного субстрата, образующего аэрозоль. Температуры, при которых стабилизируется терморезистор PTC, являются по существу такими же, что и температура, применяемая к субстрату, образующему аэрозоль, или достаточно близкими к ней, когда система, генерирующая аэрозоль, используется для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, как поясняется для нагревателей вышеуказанных вариантов осуществления. Следовательно, температуры, при которых стабилизируется терморезистор PTC, могут быть выбраны для оптимизации образования аэрозоля. Это может быть полезным для обеспечения оптимизированного опыта образования аэрозоля.

Нагреватель (10) для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель (10) содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем нагревательный элемент содержит по меньшей мере один терморезистор PTC (24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27). Сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC (24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27) увеличивается, когда температура по меньшей мере одного терморезистора PTC (24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27) увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур. Нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру (CT), при которой сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC (24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27) в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC (24, 25, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 27). Это позволяет эффективно управлять рабочей температурой нагревателя при ограничении рабочей температуры нагревателя его конфигурацией. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, причем нагреватель содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, нагревательный элемент содержит по меньшей мере один терморезистор с положительным температурным коэффициентом (PTC), и упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC выполнен с возможностью подачи на него электрического тока для нагрева упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC,

при этом сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур, причем, когда на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC подается постоянное напряжение, нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру, при которой сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC, и при этом контрольная температура составляет от 100 градусов по Цельсию до 350 градусов по Цельсию, когда постоянное напряжение 3,3 вольт подается на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC.

2. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, в котором контрольная температура составляет от 200 градусов по Цельсию до 250 градусов по Цельсию, когда постоянное напряжение 3,3 вольт подается на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC.

3. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент выполнен с возможностью вставки в субстрат, образующий аэрозоль.

4. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева внешней поверхности субстрата, образующего аэрозоль.

5. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, при этом нагреватель дополнительно содержит полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль, и нагреватель выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, когда субстрат, образующий аэрозоль, размещен в полости.

6. Нагреватель по п. 5, при этом нагреватель содержит корпус нагревателя, причем корпус нагревателя содержит краевую часть, проходящую в поперечном направлении между краевой внутренней стенкой и краевой внешней стенкой, и нижнюю часть, проходящую в продольном направлении между нижней внутренней стенкой и нижней внешней стенкой, при этом полость для размещения субстрата, образующего аэрозоль, проходит в продольном направлении между открытым концом и нижней внутренней стенкой, и полость ограничена в поперечном направлении краевой внутренней стенкой.

7. Нагреватель по п. 6, в котором упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC содержит диск PTC, расположенный в нижней части.

8. Нагреватель по любому из пп. 6, 7, в котором упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC содержит трубку PTC, расположенную внутри краевой части, чтобы окружать краевую внутреннюю стенку.

9. Нагреватель по любому из пп. 6, 7, в котором краевая внешняя стенка содержит по меньшей мере три плоские секции, и при этом упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC содержит по меньшей мере одну пластину PTC, расположенную на по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере трех плоских секций.

10. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC содержит керамический полупроводник, такой как титанат бария.

11. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC содержит полимерный материал.

12. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:

- нагреватель по любому из предыдущих пунктов,

- корпус устройства; и

- источник питания, электрически подключенный к нагревательному элементу для подачи электрического тока на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC.

13. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая:

- изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль;

- устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 12.

14. Способ эксплуатации системы, генерирующей аэрозоль, по п. 13, причем способ включает этапы:

- определения максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, генерирующем аэрозоль;

- подачи электрического тока на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, причем электрический ток имеет постоянное напряжение, так что сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур, при этом нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру, при которой сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC, и постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.

15. Способ эксплуатации системы, генерирующей аэрозоль, по п. 13, причем способ включает этапы:

- измерения интенсивности затяжки, когда происходит затяжка во время использования системы, генерирующей аэрозоль;

- определения порога интенсивности затяжки, так что, когда интенсивность затяжки равна или превышает порог интенсивности затяжки, способ включает дополнительные этапы:

- определения первой максимальной рабочей температуры и второй максимальной рабочей температуры для субстрата, образующего аэрозоль, содержащегося в изделии, генерирующем аэрозоль;

- выбора первой максимальной рабочей температуры или второй максимальной рабочей температуры;

- если выбрана первая максимальная рабочая температура подачи электрического тока на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, причем электрический ток имеет первое постоянное напряжение, так что сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур, при этом нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру, при которой сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC, и первое постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу первой максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль;

- если выбрана вторая максимальная рабочая температура подачи электрического тока на упомянутый по меньшей мере один терморезистор PTC посредством источника питания, причем электрический ток имеет второе постоянное напряжение, так что сопротивление упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается, когда температура упомянутого по меньшей мере одного терморезистора PTC увеличивается в пределах стабилизированного диапазона температур, при этом нижний предел стабилизированного диапазона температур представляет собой контрольную температуру, при которой сопротивление по меньшей мере одного терморезистора PTC в два раза превышает значение минимального сопротивления по меньшей мере одного терморезистора PTC, и второе постоянное напряжение является таким, что контрольная температура терморезистора PTC является по существу второй максимальной рабочей температурой для субстрата, образующего аэрозоль.