НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ИМЕЮЩИЙ ПОВЫШЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Российский патент 2025 года по МПК H05B3/34 

Настоящее изобретение относится к нагревательному элементу для системы, генерирующей аэрозоль (система для генерирования аэрозоля). В частности настоящее изобретение относится к нагревательному элементу для системы, генерирующей аэрозоль, причем нагревательный элемент содержит первую и вторую нити, проходящие в первом и втором направлениях, при этом концы первых нитей электрически соединены с концами вторых нитей. Настоящее изобретение также относится к нагревателю в сборе, картриджу и системе, генерирующей аэрозоль.

Известны удерживаемые рукой электрические устройства и системы, генерирующие аэрозоль (для генерирования аэрозоля), которые содержат часть устройства, содержащую батарею и управляющую электронику, часть для содержания или вмещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата), и электрический нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата), для генерирования аэрозоля. В некоторых устройствах нагреватель содержит электропроводящую сетку. Через сетку может быть пропущен электрический ток для резистивного нагрева нагревателя и, таким образом, генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Также имеется мундштучная часть, через которую пользователь может втягивать аэрозоль в рот.

Было бы желательно увеличить электрическое сопротивление сетчатого нагревателя при одновременном уменьшении, минимизации или исключении необходимости увеличения размера сетчатого нагревателя. Было бы желательно увеличить электрическое сопротивление сетчатого нагревателя без изменения материала, используемого для образования сетчатого нагревателя.

Согласно настоящему изобретению предложен нагревательный элемент для системы, генерирующей аэрозоль, при этом нагревательный элемент содержит сетку. Сетка может содержать множество первых нитей, проходящих в первом направлении. Каждая из первых нитей может содержать первый конец и второй конец. Сетка может содержать множество вторых нитей, проходящих во втором направлении. Первое направление может быть перпендикулярно второму направлению. Каждая из вторых нитей может содержать третий конец и четвертый конец. Вторые концы первых нитей могут быть электрически соединены с третьими концами вторых нитей.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен нагревательный элемент для системы, генерирующей аэрозоль, при этом нагревательный элемент содержит сетку. Сетка содержит множество первых нитей, проходящих в первом направлении, при этом каждая из первых нитей имеет первый конец и второй конец. Сетка также содержит множество вторых нитей, проходящих во втором направлении, при этом первое направление перпендикулярно второму направлению. Каждая из вторых нитей содержит третий конец и четвертый конец. Вторые концы первых нитей электрически соединены с третьими концами вторых нитей.

Преимущественно электрическое соединение вторых концов первых нитей с третьими концами вторых нитей может увеличить длину пути для электрического тока, протекающего через сетку. В частности, электрический ток, протекающий через сетку, может течь по длине первых нитей в первом направлении, а затем течь по длине вторых нитей во втором направлении. Преимущественно увеличение длины пути для электрического тока, протекающего через сетку, увеличивает электрическое сопротивление сетки. Предпочтительно увеличение электрического сопротивления сетки увеличивает тепловую мощность нагревательного элемента при данном электрическом токе.

Предпочтительно нагревательный элемент содержит электропроводящую часть, проходящую между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей. Предпочтительно электропроводящая часть облегчает электрическое соединение вторых концов первых нитей с третьими концами вторых нитей.

Предпочтительно электропроводящая часть электрически соединяет второй конец каждой из первых нитей с третьим концом каждой второй нити. Предпочтительно электропроводящая часть электрически соединяет третий конец каждой из вторых нитей со вторым концом каждой первой нити. Предпочтительно электропроводящая часть представляет собой непрерывную часть электропроводного материала. Например, электропроводящая часть может содержать непрерывную область электропроводного материала, с которой электрически соединены второй конец каждой из первых нитей и третий конец каждой из вторых нитей. Вторые концы первых нитей могут быть припаяны к электропроводящей части. Третьи концы вторых нитей могут быть припаяны к электропроводящей части.

Первые нити могут содержать первый материал, имеющий первую электропроводность, вторые нити могут содержать второй материал, имеющий вторую электропроводность, и электропроводящая часть может содержать третий материал, имеющий третью электропроводность. Предпочтительно третья электропроводность больше, чем как первая электропроводность, так и вторая электропроводность.

Преимущественно предоставление электропроводящей части с большей электропроводностью, чем у первой и второй нитей, облегчает протекание электрического тока от первых нитей ко вторым нитям между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей.

Первый материал может быть таким же, как второй материал. Первый материал может отличаться от второго материала.

Предпочтительно каждый из первого материала и второго материала имеет электропроводность от приблизительно 0,8×10⁶ сименс на метр до приблизительно 1,7×10⁶ сименс на метр.

Предпочтительно третий материал имеет электропроводность от приблизительно 8×10⁶ сименс на метр до приблизительно 80×10⁶ сименс на метр.

Сетка может содержать множество точек контакта, в которых каждая из первых нитей лежит поверх или под каждой из вторых нитей. Предпочтительно первая электропроводность первых нитей больше, чем электропроводность между каждой из первых нитей и каждой из вторых нитей в точках контакта. Предпочтительно вторая электропроводность вторых нитей больше, чем электропроводность между каждой из первых нитей и каждой из вторых нитей в точках контакта. Предпочтительно третья электропроводность электропроводящей части больше, чем электропроводность между каждой из первых нитей и каждой из вторых нитей в точках контакта.

Электропроводящая часть может содержать металл. Электропроводящая часть может содержать по меньшей мере одно из меди, цинка, никеля, олова, серебра, золота и платины. Электропроводящая часть может содержать по меньшей мере одно из серебра, золота и платины. Электропроводящая часть может быть выполнена из по меньшей мере одного из серебра, золота и платины.

Каждая из первых нитей может содержать металлический сплав. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании «Titanium Metals Corporation». Предпочтительно каждая из первых нитей содержит нержавеющую сталь, более предпочтительно нержавеющую сталь серии 300, например AISI 304, 316, 304L, 316L. В особенно предпочтительном варианте осуществления каждая из первых нитей содержит нержавеющую сталь AISI 304.

Каждая из вторых нитей может содержать металлический сплав. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании «Titanium Metals Corporation». Предпочтительно каждая из вторых нитей содержит нержавеющую сталь, более предпочтительно нержавеющую сталь серии 300, например AISI 304, 316, 304L, 316L. В особенно предпочтительном варианте осуществления каждая из вторых нитей содержит нержавеющую сталь AISI 304.

Каждая из первых нитей может содержать материал, отличный от материала каждой из вторых нитей. Предпочтительно каждая из первых нитей содержит тот же материал, что и каждая из вторых нитей.

Сетка может быть плетеной или неплетеной. Предпочтительно сетка является плетеной.

Первые нити могут проходить в направлении утка, а вторые нити могут проходить в направлении основы. Первые нити могут проходить в направлении основы, а вторые нити могут проходить в направлении утка.

Сетка может определять промежутки между первыми нитями и вторыми нитями, и промежутки могут иметь ширину от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Ширина промежутков предпочтительно обеспечивает капиллярное действие в промежутках, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий испарению, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревательным элементом и жидким субстратом, образующим аэрозоль (образующим аэрозоль субстратом).

Первые нити и вторые нити могут образовывать плотность сетки от приблизительно 60 до приблизительно 240 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Предпочтительно плотность сетки составляет от приблизительно 100 до приблизительно 140 нитей на сантиметр (+/- 10 процентов). Более предпочтительно плотность сетки составляет приблизительно 115 нитей на сантиметр. Ширина промежутков может составлять от приблизительно 20 микрометров до приблизительно 300 микрометров, предпочтительно от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 100 микрометров, более предпочтительно приблизительно 70 микрометров. Процент открытой площади сетки, который представляет собой отношение площади промежутков к общей площади сетки, может составлять от приблизительно 40 процентов до приблизительно 90 процентов, предпочтительно от приблизительно 85 процентов до приблизительно 80 процентов, более предпочтительно приблизительно 82 процента.

Каждая из первых нитей и каждая из вторых нитей может иметь ширину или диаметр от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 50 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 12 микрометров до приблизительно 25 микрометров и наиболее предпочтительно приблизительно 16 микрометров. Каждая из первых нитей и каждая из вторых нитей могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь уплощенное поперечное сечение.

Площадь сетки может быть небольшой, например, меньшей или равной приблизительно 50 квадратных миллиметров, предпочтительно меньшей или равной приблизительно 25 квадратных миллиметров, более предпочтительно приблизительно 15 квадратных миллиметров. Предпочтительно площадь сетки облегчает встраивание нагревательного элемента в удерживаемую рукой систему. Преимущественно размер сетки с площадью менее или равной приблизительно 50 квадратных миллиметров снижает количество общей мощности, необходимой для нагрева сетки, при этом обеспечивая достаточный контакт сетки с жидким субстратом, образующим аэрозоль (образующим аэрозоль субстратом). Сетка может быть квадратной. Сетка может быть прямоугольной. Сетка может быть крестообразной. Сетка может иметь максимальную длину от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. Сетка может иметь максимальную ширину от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров. Предпочтительно сетка имеет максимальную ширину приблизительно 5 миллиметров и максимальную длину приблизительно 5 миллиметров.

Предпочтительно сетка является по существу плоской. Преимущественно по существу плоская сетка может облегчить изготовление нагревательного элемента и системы, генерирующей аэрозоль, содержащей нагревательный элемент. Геометрически термин «по существу плоский» используется для обозначения сетки, которая имеет форму по существу двумерного топологического коллектора. В некоторых примерах по существу плоская сетка может проходить в двух измерениях вдоль поверхности значительно больше, чем в третьем измерении. В некоторых примерах размеры по существу плоской сетки в двух измерениях внутри поверхности могут быть по меньшей мере в пять раз больше, чем в третьем измерении, нормальном к поверхности. В некоторых примерах по существу плоская сетка может образовывать две воображаемые по существу параллельные плоские поверхности. В некоторых примерах по существу плоская сетка может представлять собой конструкцию между двумя воображаемыми по существу параллельными плоскими поверхностями, при этом расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями существенно меньше, чем протяженность внутри поверхностей. В некоторых примерах только одна из двух воображаемых по существу параллельных поверхностей может быть плоской. В некоторых примерах по существу плоская сетка может быть планарной. В других примерах по существу плоская сетка может быть искривлена по одному или более измерениям, например, образуя форму купола или форму моста.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен нагреватель в сборе для системы, генерирующей аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит нагревательный элемент согласно первому аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Нагреватель в сборе также содержит первый электрический контакт, электрически соединенный с первым концом по меньшей мере одной из первых нитей, и второй электрический контакт, электрически соединенный с четвертым концом по меньшей мере одной из вторых нитей.

Первый и второй электрические контакты облегчают подачу электрического тока к нагревательному элементу и от него. Предпочтительно первый электрический контакт электрически соединяет первые концы первых нитей друг с другом. Предпочтительно второй электрический контакт электрически соединяет четвертые концы вторых нитей друг с другом.

Предпочтительно первый электрический контакт представляет собой непрерывную часть электропроводного материала. Например, первый электрический контакт может содержать непрерывную область электропроводного материала, с которой электрически соединен первый конец каждой из первых нитей. Первые концы первых нитей могут быть припаяны к первому электрическому контакту.

Второй электрический контакт предпочтительно представляет собой непрерывную часть электропроводного материала. Например, второй электрический контакт может содержать непрерывную область электропроводного материала, с которой электрически соединен четвертый конец каждой из вторых нитей. Четвертые концы вторых нитей могут быть припаяны ко второму электрическому контакту.

Нагреватель в сборе может содержать подложку, на которой расположен нагревательный элемент. Предпочтительно подложка определяет отверстие, проходящее через подложку, при этом по меньшей мере часть нагревательного элемента перекрывает это отверстие. Преимущественно отверстие может способствовать транспортировке жидкого субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата), к нагревательному элементу.

В вариантах осуществления, в которых нагревательный элемент содержит электропроводящую часть, электропроводящая часть предпочтительно предусмотрена на подложке. В вариантах осуществления, в которых нагревательный элемент содержит первый и второй электрические контакты, предпочтительно каждый из первого электрического контакта и второго электрического контакта предусмотрен на подложке.

Подложка может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Подложка может содержать фенольную бумагу. Подложка может содержать эпоксидную смолу, армированную стекловолокном. Подложка может содержать пластик или термопластик, подходящий для пищевых или фармацевтических применений. Подложка может содержать по меньшей мере один из полипропилена, полиэфирэфиркетона (PEEK) и полиэтилена. Материал предпочтительно является легким и нехрупким.

Нагреватель в сборе может содержать по меньшей мере два электрических зажима для подачи электропитания на нагревательный элемент. Нагреватель в сборе может содержать первый электрический зажим и второй электрический зажим. В вариантах осуществления, в которых нагревательный элемент содержит первый и второй электрические контакты, предпочтительно первый электрический зажим находится в контакте с первым электрическим контактом, и второй электрический зажим находится в контакте со вторым электрическим контактом. Каждый из электрических зажимов может быть пружинным зажимом. Каждый из электрических зажимов может содержать латунь.

Нагреватель в сборе может дополнительно содержать корпус нагревателя в сборе, при этом нагревательный элемент закреплен на корпусе нагревателя в сборе. В вариантах осуществления, в которых нагреватель в сборе содержит по меньшей мере два электрических зажима, по меньшей мере два электрических зажима могут быть закреплены на корпусе нагревателя в сборе.

В вариантах осуществления, в которых нагреватель в сборе содержит подложку, подложка может быть установлена на корпусе нагревателя в сборе. Подложка может образовывать часть корпуса нагревателя в сборе.

Корпус нагревателя в сборе может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Предпочтительно корпус нагревателя в сборе выполнен из пластика или термопластика, подходящего для пищевого или фармацевтического применений. Например, корпус нагревателя в сборе может содержать по меньшей мере один из полипропилена, полиэфирэфиркетона (PEEK) и полиэтилена. Материал предпочтительно является легким и нехрупким.

Нагреватель в сборе может дополнительно содержать материал для переноса, предназначенный для переноса жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу. Предпочтительно материал для переноса содержит первый конец, контактирующий с сеткой нагревательного элемента. Материал для переноса может содержать капиллярный материал. Материал для переноса может содержать капиллярный фитиль. Материал для переноса может содержать керамику. Керамика может содержать по меньшей мере один из оксида алюминия, оксида циркония и гидроксиапатита.

В вариантах осуществления, в которых нагреватель в сборе содержит корпус нагревателя в сборе, по меньшей мере часть материала для переноса может быть размещена внутри корпуса нагревателя в сборе. Материал для переноса может быть закреплен внутри корпуса нагревателя в сборе посредством посадки с натягом.

Материал для переноса может быть образован посредством непосредственного нанесения материала на сетку нагревательного элемента. Материал для переноса может быть образован посредством непосредственного нанесения керамики на сетку нагревательного элемента. Керамика может содержать по меньшей мере один из оксида алюминия, оксида циркония и гидроксиапатита.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен картридж для системы, генерирующей аэрозоль, причем картридж содержит нагреватель в сборе согласно второму аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Картридж также содержит отделение для хранения жидкости для хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

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

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

В вариантах осуществления, в которых нагреватель в сборе содержит корпус нагревателя в сборе, корпус нагревателя в сборе может образовывать по меньшей мере часть отделения для хранения жидкости.

Отделение для хранения жидкости может содержать первую и вторую части для хранения, сообщающиеся друг с другом. Первая часть для хранения отделения для хранения жидкости может быть на стороне нагревателя в сборе, противоположной стороне, на которой находится вторая часть для хранения отделения для хранения жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль (образующий аэрозоль субстрат), может содержаться как в первой, так и во второй частях для хранения отделения для хранения жидкости.

В качестве преимущества первая часть для хранения отделения для хранения больше, чем вторая часть для хранения отделения для хранения жидкости. Картридж может быть выполнен с возможностью обеспечения пользователю возможности втягивания или всасывания из картриджа для вдыхания аэрозоля, генерируемого в картридже. При использовании отверстие на мундштучном конце картриджа обычно располагается над нагревателем в сборе, при этом первая часть для хранения отделения для хранения расположена между отверстием на мундштучном конце и нагревателем в сборе. Первая часть для хранения отделения для хранения жидкости больше, чем вторая часть для хранения отделения для хранения жидкости, что обеспечивает подачу жидкости из первой части для хранения отделения для хранения жидкости во вторую часть для хранения отделения для хранения жидкости под действием силы тяжести.

Картридж может иметь мундштучный конец, через который пользователь может втягивать генерируемый аэрозоль, и соединительный конец, выполненный с возможностью соединения с устройством, генерирующим аэрозоль (устройством для генерирования аэрозоля). Предпочтительно первая сторона нагревательного элемента обращена к мундштучному концу, и вторая сторона нагревательного элемента обращена к соединительному концу.

В вариантах осуществления, в которых нагреватель в сборе содержит материал для переноса, предпочтительно материал для переноса сообщается по текучей среде с отделением для хранения жидкости. Предпочтительно материал для переноса сообщается по текучей среде со второй частью для хранения отделения для хранения жидкости. Предпочтительно второй конец материала для переноса расположен внутри второй части для хранения отделения для хранения жидкости.

Картридж может образовывать закрытый проход для потока воздуха от впускного отверстия для воздуха, мимо первой стороны нагревателя в сборе, до отверстия на мундштучном конце картриджа. Закрытый проход для потока воздуха может проходить через первую часть для хранения или вторую часть для хранения отделения для хранения жидкости. В одном варианте осуществления проход для потока воздуха проходит между первой частью для хранения и второй частью для хранения отделения для хранения жидкости. Кроме того, проход для потока воздуха может проходить через первую часть для хранения отделения для хранения жидкости. По меньшей мере часть первой части для хранения отделения для хранения жидкости может иметь кольцеобразное поперечное сечение, при этом по меньшей мере часть прохода для потока воздуха проходит от впускного отверстия для воздуха, мимо нагревателя в сборе, до отверстия на мундштучном конце через первую часть для хранения отделения для хранения жидкости. По меньшей мере часть прохода для потока воздуха может проходить от нагревателя в сборе до отверстия на мундштучном конце, смежного с первой частью для хранения отделения для хранения жидкости.

Картридж может содержать удерживающий материал для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Удерживающий материал может находиться в первой части для хранения отделения для хранения жидкости, во второй части для хранения отделения для хранения жидкости или как в первой части для хранения, так и во второй части для хранения отделения для хранения жидкости. Удерживающий материал может представлять собой пеноматериал, губку или совокупность волокон. Удерживающий материал может быть выполнен из полимера или сополимера. Удерживающий материал может представлять собой формованный полимер. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль (образующий аэрозоль субстрат), может высвобождаться внутрь удерживающего материала во время использования. Например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен в капсуле.

Картридж преимущественно содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутри отделения для хранения жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или любую смесь соединений, которая, при использовании способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля и является по существу устойчивой к термической деградации при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные вкусоароматические добавки.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может иметь концентрацию никотина от приблизительно 0,5 процента до приблизительно 10 процентов, например приблизительно 2 процента.

Картридж может содержать корпус картриджа. Корпус картриджа может быть выполнен из поддающегося формованию пластикового материала, такого как полипропилен (PP) или полиэтилентерефталат (PET). Корпус картриджа может образовывать часть или всю стенку одной или обеих частей отделения для хранения жидкости. Корпус картриджа и отделение для хранения жидкости могут быть выполнены как единое целое. Альтернативно отделение для хранения жидкости может быть образовано отдельно от корпуса картриджа и собрано с корпусом картриджа.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложена система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж согласно третьему аспекту настоящего изобретения в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных в данном документе. Система, генерирующая аэрозоль, также содержит устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), выполненное с возможностью разъемного соединения с картриджем. Устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), содержит источник питания для подачи электропитания на нагревательный элемент.

Устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей электропитания от источника питания к нагревательному элементу.

Схема управления может содержать микропроцессор. Микропроцессор может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Например, в некоторых вариантах осуществления схема управления может содержать любое из следующего: датчики, переключатели, отображающие элементы. Питание может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активирования устройства, генерирующего аэрозоль (устройства для генерирования аэрозоля), или может подаваться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока, например, посредством широтно-импульсной модуляции (PWM).

Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатную или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металл-гидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может быть перезаряжаемым и быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов заряда и разряда. Источник питания может иметь емкость, которая делает возможным накопление достаточного количества энергии для одного или более применений пользователем; например, источник питания может иметь достаточную емкость, чтобы сделать возможным непрерывное генерирование аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание традиционной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности заданного количества затяжек или дискретных активаций нагревательного элемента.

Устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), может содержать корпус устройства. Корпус устройства может быть продолговатым. 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. Материал предпочтительно является легким и нехрупким.

Система, генерирующая аэрозоль (система для генерирования аэрозоля), может представлять собой удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль, выполненную с возможностью обеспечения осуществления пользователем затяжки из мундштука для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров.

Настоящее изобретение определено в формуле изобретения. Однако ниже представлен не являющийся исчерпывающим перечень неограничивающих примеров. Любой один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любым одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанного в данном документе.

Example Ex1: Нагревательный элемент для системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля), при этом нагревательный элемент содержит сетку, причем сетка содержит:

множество первых нитей, проходящих в первом направлении, при этом каждая из первых нитей содержит первый конец и второй конец;

множество вторых нитей, проходящих во втором направлении, причем первое направление перпендикулярно второму направлению, и при этом каждая из вторых нитей имеет третий конец и четвертый конец; и

при этом вторые концы первых нитей электрически соединены с третьими концами вторых нитей.

Example Ex2: Нагревательный элемент согласно примеру Ex1, дополнительно содержащий электропроводящую часть, проходящую между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей.

Example Ex3: Нагревательный элемент согласно примеру Ex2, в котором первые нити содержат первый материал, имеющий первую электропроводность, при этом вторые нити содержат второй материал, имеющий вторую электропроводность, причем электропроводящая часть содержит третий материал, имеющий третью электропроводность, и при этом третья электропроводность больше, чем как первая электропроводность, так и вторая электропроводность.

Example Ex4: Нагревательный элемент согласно примеру Ex2 или Ex3, в котором электропроводящая часть содержит по меньшей мере одно из меди, цинка, никеля, олова, серебра, золота и платины.

Example Ex5: Нагревательный элемент согласно примеру Ex2 или Ex3, в котором электропроводящая часть содержит по меньшей мере одно из серебра, золота и платины.

Example Ex6: Нагревательный элемент согласно примеру Ex2 или Ex3, в котором электропроводящая часть выполнена из по меньшей мере одного из серебра, золота и платины.

Example Ex7: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из первых нитей содержит нержавеющую сталь.

Example Ex8: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из вторых нитей содержит нержавеющую сталь.

Example Ex9: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором сетка представляет собой плетеную сетку.

Example Ex10: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из первых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров.

Example Ex11: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из первых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 50 микрометров.

Example Ex12: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из первых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 12 микрометров до приблизительно 25 микрометров.

Example Ex13: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из вторых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров.

Example Ex14: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из вторых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 50 микрометров.

Example Ex15: Нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру, в котором каждая из вторых нитей имеет ширину или диаметр от приблизительно 12 микрометров до приблизительно 25 микрометров.

Example Ex16: Нагреватель в сборе для системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля), при этом нагреватель в сборе содержит:

нагревательный элемент согласно любому предыдущему примеру;

первый электрический контакт, соединенный с первым концом по меньшей мере одной из первых нитей; и

второй электрический контакт, соединенный с четвертым концом по меньшей мере одной из вторых нитей.

Example Ex17: Нагреватель в сборе согласно примеру Ex8, дополнительно содержащий подложку, определяющую отверстие, проходящее через подложку, причем по меньшей мере часть нагревательного элемента перекрывает отверстие, и при этом на подложке предусмотрен каждый из первого электрического контакта и второго электрического контакта.

Example Ex18: Нагреватель в сборе согласно примеру Ex9, дополнительно содержащий электропроводящую часть, проходящую между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей.

Example Ex19: Нагреватель в сборе согласно примеру Ex10, в котором на подложке предусмотрена электропроводящая часть.

Example Ex20: Нагреватель в сборе согласно любому из примеров Ex8 - Ex11, дополнительно содержащий материал для переноса, предназначенный для переноса жидкого субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата), к нагревательному элементу.

Example Ex21: Картридж для системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля), причем картридж содержит:

нагреватель в сборе согласно любому из примеров Ex8 - Ex12; и

отделение для хранения жидкости для хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата).

Example Ex22: Система, генерирующая аэрозоль (система для генерирования аэрозоля), содержащая:

картридж согласно примеру Ex13; и

устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), выполненное с возможностью разъемного соединения с картриджем, при этом устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), содержит источник питания для подачи электропитания на нагревательный элемент.

Далее примеры будут дополнительно описаны со ссылкой на фигуры, на которых:

на фиг. 1 представлен схематический вид сбоку нагревателя в сборе согласно примеру настоящего изобретения;

на фиг. 2 представлен схематический вид сверху нагревателя в сборе, показанного на фиг. 1;

на фиг. 3 представлен схематический вид сбоку в разрезе иллюстративной системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля), содержащей картридж и устройство, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля); и

на фиг.4 представлен схематический вид сбоку в разрезе системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля), показанной на фиг. 3, повернутой на 90 градусов вокруг продольной оси системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля).

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 показан нагреватель в сборе 10, содержащий нагревательный элемент 11 и керамический материал 14 для переноса.

Нагревательный элемент 11 содержит электропроводящую сетку 12, расположенную на подложке 13. Сетка 12 является плетеной и содержит множество первых нитей 20, проходящих в первом направлении 21, и множество вторых нитей 22, проходящих во втором направлении 23, перпендикулярном первому направлению 21. Каждая из первых нитей 20 имеет первый конец 24 и второй конец 26. Каждая из вторых нитей 22 имеет третий конец 28 и четвертый конец 30. Каждая из первой и второй нитей 20, 22 выполнена из нержавеющей стали.

Первый электрический контакт 32 расположен на подложке 13 и электрически соединен с первыми концами 24 первых нитей 20. Второй электрический контакт 34 расположен на подложке 13 и электрически соединен с четвертыми концами 30 вторых нитей 22. Электропроводящая часть 36 расположена на подложке 13 и электрически соединяет вторые концы 26 первых нитей 20 с третьими концами 28 вторых нитей 22. Электропроводящая часть 36 выполнена из материала, имеющего электропроводность, которая выше, чем электропроводность нержавеющей стали, образующей первую и вторую нити 20, 22. Например, электропроводящая часть 36 может быть выполнена из латуни или меди. Во время использования к первому и второму электрическим контактам 32, 34 прикладывается напряжение для подачи электрического тока через первые нити 20 и вторые нити 22 через электропроводящую часть 36.

В примере, показанном на фиг. 2, первый электрический контакт 32 подключен к положительному зажиму источника питания постоянного тока, и второй электрический контакт 34 подключен к отрицательному зажиму источника питания постоянного тока. Результирующий электрический ток течет от первого электрического контакта 32 по первым нитям 20 к электропроводящей части 36 и от электропроводящей части 36 по вторым нитям 22 ко второму электрическому контакту 34, как показано пунктирной линией 38. Электрический ток, протекающий через первые нити 20 и вторые нити 22, резистивно нагревает сетку 12. Предпочтительно электропроводящая часть 36 способствует резистивному нагреву по длине как первых нитей 20, так и вторых нитей 22.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что структура, показанная на фиг. 2, является только иллюстративной, и полярность первого и второго электрических контактов 32, 34 может быть изменена на противоположную. Также возможно электрически соединить первый и второй электрические контакты 32, 34 с противоположными зажимами источника питания переменного тока.

Керамический материал 14 для переноса находится в непосредственном контакте с сеткой 12 через отверстие 15 в подложке 13. Керамический материал 14 для переноса выполнен с возможностью переноса жидкого субстрата, образующего аэрозоль (образующего аэрозоль субстрата), к сетке 12. Между первой и второй нитями 20, 22 сетки 12 образовано множество промежутков 16. Во время нагревания испаряющийся субстрат, образующий аэрозоль (образующий аэрозоль субстрат), высвобождается из нагревателя в сборе 10 через промежутки 16 для генерирования аэрозоля.

На фиг. 3 представлен схематический вид в разрезе иллюстративной системы, генерирующей аэрозоль (системы для генерирования аэрозоля). На фиг. 4 показан тот же вид в разрезе с системой, генерирующей аэрозоль (системой для генерирования аэрозоля), повернутой на 90 градусов вокруг своей продольной оси.

Система, генерирующая аэрозоль (система для генерирования аэрозоля), содержит два основных компонента: картридж 100 и устройство 200, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля). Соединительный конец 115 картриджа 100 разъемно соединен с соответствующим соединительным концом 205 устройства 200, генерирующего аэрозоль (устройства для генерирования аэрозоля). Каждый из соединительного конца 115 картриджа 100 и соединительного конца 205 устройства 200, генерирующего аэрозоль (устройства для генерирования аэрозоля), имеет электрические контакты или соединения (не показаны), которые выполнены с возможностью взаимодействия для обеспечения электрического соединения между картриджем 100 и устройством 200, генерирующим аэрозоль. Устройство 200, генерирующее аэрозоль (устройство для генерирования аэрозоля), содержит источник 210 питания в виде батареи, которая в данном примере представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею, и схему 220 управления. Система, генерирующая аэрозоль (система для генерирования аэрозоля), является портативной и имеет размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Мундштук 125 расположен на конце картриджа 100, противоположном соединительному концу 115.

Картридж 100 содержит корпус 105 картриджа, содержащий нагреватель в сборе 10, показанный на фиг. 1 и 2, и отделение для хранения жидкости, имеющее первую часть 130 для хранения и вторую часть 135 для хранения. В отделении для хранения жидкости удерживается жидкий субстрат, образующий аэрозоль (образующий аэрозоль субстрат). Как показано на фиг. 4, первая часть 130 для хранения отделения для хранения жидкости соединена со второй частью 135 для хранения отделения для хранения жидкости кольцевой частью первой части 130 для хранения. Таким образом, жидкий субстрат, образующий аэрозоль (образующий аэрозоль субстрат), в первой части 130 для хранения может проходить во вторую часть 135 для хранения. Нагреватель в сборе 10 вмещает жидкость из второй части 135 для хранения отделения для хранения жидкости. По меньшей мере часть керамического материала 14 для переноса нагревателя в сборе 10 проходит во вторую часть 135 для хранения отделения для хранения жидкости для контакта там с жидким субстратом, образующим аэрозоль (образующим аэрозоль субстратом).

Проход 140, 145 для потока воздуха проходит через картридж 100 от впускного отверстия 150 для воздуха, образованного сбоку корпуса 105 картриджа, мимо сетки 12 нагревателя в сборе 10 и от нагревателя в сборе 10 к мундштучному отверстию 110, образованному в корпусе 105 картриджа на конце картриджа 100, противоположном соединительному концу 115.

Компоненты картриджа 100 расположены таким образом, что первая часть 130 для хранения отделения для хранения жидкости находится между нагревателем в сборе 10 и мундштучным отверстием 110, а вторая часть 135 для хранения отделения для хранения жидкости находится с противоположной стороны нагревателя в сборе 10 относительно мундштучного отверстия 110. Другими словами, нагреватель в сборе 10 расположен между первой и второй частями 130, 135 отделения для хранения жидкости и получает жидкость из второй части 135 для хранения. Первая часть 130 для хранения отделения для хранения жидкости находится ближе к мундштучному отверстию 110, чем вторая часть 135 для хранения отделения для хранения жидкости. Проход 140, 145 для потока воздуха проходит мимо сетки 12 нагревателя в сборе 10 и между первой 130 и второй 135 частями отделения для хранения жидкости.

Система, генерирующая аэрозоль (система для генерирования аэрозоля), выполнена таким образом, что пользователь имеет возможность осуществления затяжки или втягивания через мундштук 125 картриджа для втягивания аэрозоля в свой рот через мундштучное отверстие 110. При эксплуатации, когда пользователь осуществляет затяжку через мундштук 125, воздух втягивается через проход 140, 145 для потока воздуха из впускного отверстия 150 для воздуха мимо нагревателя в сборе 10 к мундштучному отверстию 110. Схема 220 управления управляет подачей электропитания от источника 210 питания к картриджу 100, когда система активирована. Это, в свою очередь, регулирует количество и свойства пара, производимого нагревателем в сборе 10. Схема 220 управления может содержать датчик потока воздуха (не показан), и эта схема 220 управления может подавать электропитание на нагреватель в сборе 10, когда датчик потока воздуха обнаруживает затяжки, осуществляемые пользователем. Данный тип расположения элементов управления является традиционным в системах, генерирующих аэрозоль (системах для генерирования аэрозоля), таких как ингаляторы и электронные сигареты. При осуществлении пользователем затяжки через мундштучное отверстие 110 картриджа 100 происходит активация нагревателя в сборе 10, и он генерирует пар, захватываемый потоком воздуха, проходящим через проход 140 для потока воздуха. Пар охлаждается в потоке воздуха в проходе 145 с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя через мундштучное отверстие 110.

При эксплуатации мундштучное отверстие 110, как правило, является самой высокой точкой системы. Конструкция картриджа 100 и, в частности, расположение нагревателя в сборе 10 между первой и второй частями 130, 135 для хранения отделения для хранения жидкости имеет преимущества, поскольку она использует гравитацию для обеспечения доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к нагревателю в сборе 10, даже когда отделение для хранения жидкости становится пустым, но предотвращает избыточную подачу жидкости к нагревателю в сборе 10, которая может привести к утечке жидкости в проход 140 для потока воздуха.

Изобретение относится к нагревательным элементам для систем, генерирующих аэрозоль. Технический результат заключается в увеличении сопротивления сетчатого нагревателя при одновременном уменьшении размера нагревателя. Нагревательный элемент содержит сетку. Сетка содержит множество первых нитей, проходящих в первом направлении, при этом каждая из первых нитей имеет первый конец и второй конец. Сетка также содержит множество вторых нитей, проходящих во втором направлении, при этом первое направление перпендикулярно второму направлению. Каждая из вторых нитей содержит третий конец и четвертый конец. Вторые концы первых нитей электрически соединены с третьими концами вторых нитей. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Нагревательный элемент для системы для генерирования аэрозоля, при этом нагревательный элемент содержит сетку, причем сетка содержит:

множество первых нитей, проходящих в первом направлении, при этом каждая из первых нитей имеет первый конец и второй конец;

множество вторых нитей, проходящих во втором направлении, причем первое направление перпендикулярно второму направлению, и при этом каждая из вторых нитей имеет третий конец и четвертый конец; и

при этом вторые концы первых нитей электрически соединены с третьими концами вторых нитей.

2. Нагревательный элемент по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит электропроводящую часть, проходящую между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей.

3. Нагревательный элемент по п. 2, отличающийся тем, что первые нити содержат первый материал, имеющий первую электропроводность, при этом вторые нити содержат второй материал, имеющий вторую электропроводность, причем электропроводящая часть содержит третий материал, имеющий третью электропроводность, и при этом третья электропроводность больше как первой электропроводности, так и второй электропроводности.

4. Нагревательный элемент по п. 2 или 3, отличающийся тем, что электропроводящая часть содержит по меньшей мере одно из серебра, золота и платины.

5. Нагревательный элемент по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что каждая из первых нитей содержит нержавеющую сталь.

6. Нагревательный элемент по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что каждая из вторых нитей содержит нержавеющую сталь.

7. Нагревательный элемент по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что сетка представляет собой плетеную сетку.

8. Нагреватель в сборе для системы для генерирования аэрозоля, при этом нагреватель в сборе содержит:

нагревательный элемент по любому предыдущему пункту;

первый электрический контакт, соединенный с первым концом по меньшей мере одной из первых нитей; и

второй электрический контакт, соединенный с четвертым концом по меньшей мере одной из вторых нитей.

9. Нагреватель в сборе по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит подложку, образующую отверстие, проходящее через подложку, причем по меньшей мере часть нагревательного элемента перекрывает отверстие, и при этом на подложке предусмотрен каждый из первого электрического контакта и второго электрического контакта.

10. Нагреватель в сборе по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно содержит электропроводящую часть, проходящую между вторыми концами первых нитей и третьими концами вторых нитей.

11. Нагреватель в сборе по п. 10, отличающийся тем, что на подложке предусмотрена указанная электропроводящая часть.

12. Нагреватель в сборе по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что дополнительно содержит материал для переноса, предназначенный для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата к указанному нагревательному элементу.

13. Картридж для системы для генерирования аэрозоля, причем картридж содержит:

нагреватель в сборе по любому из пп. 8-12; и

отделение для хранения жидкости для удержания жидкого образующего аэрозоль субстрата.

14. Система для генерирования аэрозоля, содержащая:

картридж по п. 13 и

устройство для генерирования аэрозоля, выполненное с возможностью разъемного соединения с указанным картриджем, при этом устройство для генерирования аэрозоля содержит источник питания для подачи электропитания на указанный нагревательный элемент.