EA041893B1

EA041893B1 - AEROSOL GENERATING DEVICE

Info

Publication number: EA041893B1
Application number: EA202290915
Authority: EA
Inventors: Клод Зомини
Original assignee: ДжейТи ИНТЕРНЕШНЛ СА
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-12-13

Description

Изобретение относится к устройству или системе, генерирующей аэрозоль, такой как электронная сигарета.The invention relates to an aerosol generating device or system such as an electronic cigarette.

Предпосылки изобретенияBackground of the invention

Устройства генерирования аэрозоля часто используют нагревательный компонент, устройство, генерирующее аэрозоль, или нагреватель для нагрева жидкости, генерирующей аэрозоль, с целью генерирования аэрозоля или пара для вдыхания пользователем. Нагревательный компонент обычно изготавливается из проводящего материала, который позволяет электрическому току протекать через него при подаче электроэнергии на нагревательный компонент. Электрическое сопротивление проводящего материала обеспечивает генерирование тепла при прохождении электрического тока через материал, процесс, широко известный как резистивный нагрев.Aerosol generating devices often use a heating component, an aerosol generating device, or a heater to heat an aerosol generating liquid to generate an aerosol or vapor for inhalation by a user. The heating component is typically made from a conductive material that allows electrical current to flow through it when electrical power is applied to the heating component. The electrical resistance of a conductive material allows heat to be generated when an electric current is passed through the material, a process commonly known as resistive heating.

Как правило, такие устройства содержат емкость для жидкости и элемент переноса жидкости или фитиль, образованный из капиллярного материала, предусмотренный для переноса жидкости из емкости для жидкости к нагревательному элементу. Однако в этих устройствах непосредственная близость фитиля к нагревательному элементу приводит к температурной деградации фитиля, тем самым сокращая эффективный срок службы устройства.Typically, such devices comprise a liquid container and a liquid transfer element or wick formed of capillary material provided to transfer liquid from the liquid container to the heating element. However, in these devices, the close proximity of the wick to the heating element results in thermal degradation of the wick, thereby reducing the effective life of the device.

В устройстве, генерирующем аэрозоль, одного известного типа сам нагревательный элемент содержит капиллярный материал, например, сетку из проводящих волокон, что обеспечивает как функцию капиллярного впитывания для переноса жидкости, генерирующей аэрозоль, из емкости для жидкости, так и функцию нагрева. Однако известно, что такие нагревательные элементы обеспечивают непостоянное капиллярное впитывание и переменные уровни производительности нагрева, приводящие к непредсказуемым свойствам генерирования аэрозоля устройства, генерирующего аэрозоль.In an aerosol generating device of one known type, the heating element itself comprises a capillary material, such as a mesh of conductive fibers, which provides both a capillary wicking function for carrying the aerosol generating liquid from the liquid reservoir and a heating function. However, such heating elements are known to provide inconsistent capillary wicking and variable levels of heating performance resulting in unpredictable aerosol generating properties of the aerosol generating device.

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в решении некоторых из этих проблем.Thus, the purpose of the present invention is to solve some of these problems.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно настоящему изобретению предоставлено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее плоский нагревательный элемент, содержащий сетку из электропроводящих волокон, нагревательный стержень, находящийся в контакте с центральной частью плоского нагревательного элемента для обеспечения центральной области с высокой плотностью тока, тем самым обеспечивая температурный градиент на плоском нагревательном элементе во время использования, емкость для жидкости и элемент переноса жидкости, предусмотренный между емкостью для жидкости и плоским нагревательным элементом и выполненный с возможностью переноса жидкости из емкости для жидкости к плоскому нагревательному элементу за счет капиллярного действия во время использования, при этом элемент переноса жидкости предусмотрен в контакте с краевой частью сетки.According to the present invention, an aerosol generating device is provided, comprising a flat heating element comprising a grid of electrically conductive fibers, a heating rod in contact with a central portion of the flat heating element to provide a central region of high current density, thereby providing a temperature gradient across the flat heating element. during use, a liquid container, and a liquid transfer element provided between the liquid container and the flat heating element and configured to transfer liquid from the liquid container to the flat heating element due to capillary action during use, the liquid transfer element being provided in contact with the edge of the mesh.

Таким образом, функции нагрева и переноса жидкости, т.е. капиллярного впитывания, устройства, генерирующего аэрозоль, обеспечиваются отдельными компонентами, которые позволяют оптимизировать каждую функцию в отдельности, улучшая свойства капиллярного впитывания, сохраняя при этом преимущества сетчатого нагревателя. Элемент переноса жидкости может быть предусмотрен в разных конфигурациях относительно нагревательного элемента согласно разным конструкциям устройств. Это повышает свободу конструкции и увеличивает диапазон возможных конфигураций компонентов внутри устройства, улучшая пространственную эффективность и позволяя уменьшить размер устройства без ухудшения его свойств генерирования аэрозоля. Сетка может представлять собой спеченную сетку со случайной компоновкой электропроводящих волокон, предпочтительно стальных волокон. Электропроводящие волокна могут быть предусмотрены в виде тканого материала, такого как сетка, нетканого материала или пучка электропроводящих волокон.Thus, the functions of heating and liquid transfer, i.e. capillary wicking, aerosol generating devices are provided with separate components that allow each function to be optimized individually, improving capillary wicking properties while maintaining the benefits of a mesh heater. The liquid transfer element may be provided in various configurations with respect to the heating element according to various device designs. This increases design freedom and increases the range of possible component configurations within the device, improving space efficiency and allowing the size of the device to be reduced without compromising its aerosol generating properties. The mesh may be a sintered mesh with a random arrangement of electrically conductive fibers, preferably steel fibers. The electrically conductive fibers may be provided in the form of a woven material, such as a mesh, a nonwoven material, or a bundle of electrically conductive fibers.

Кроме того, поскольку плоский нагревательный элемент выполнен с возможностью обеспечения одной или несколько областей с более высокой плотностью тока, тем самым обеспечивая температурный градиент по всему плоскому нагревательному элементу во время использования, при этом температурный градиент по всему нагревательному элементу обеспечивает улучшенный перенос жидкости за счет капиллярного действия. Кроме того, контактная часть сетки, удаленная от областей с более высокой плотностью тока, снижает или предотвращает влияния температурной деградации на элемент переноса жидкости. Нагревательный стержень и нагревательный элемент могут обеспечить равномерную область эффективного нагрева, снижая мощность, необходимую для работы устройства, а также влияния температурной деградации на элемент переноса жидкости.In addition, since the flat heating element is configured to provide one or more areas of higher current density, thereby providing a temperature gradient across the entire flat heating element during use, the temperature gradient across the entire heating element provides improved fluid transfer due to capillary actions. In addition, the contact portion of the mesh away from areas of higher current density reduces or prevents the effects of temperature degradation on the fluid transfer element. The heating rod and the heating element can provide a uniform area of effective heating, reducing the power required to operate the device, as well as the effect of temperature degradation on the fluid transfer element.

Предпочтительно плоский нагревательный элемент представляет собой ровный лист, содержащий сетку из электропроводящих волокон, например, нагревательный элемент проходит в пределах одной плоскости.Preferably, the flat heating element is a flat sheet containing a grid of electrically conductive fibers, eg the heating element extends within a single plane.

Предпочтительно элемент переноса жидкости содержит компонент для капиллярного впитывания, предусмотренный для переноса жидкости из емкости для жидкости к нагревательному элементу.Preferably, the liquid transfer element comprises a wicking component for transferring liquid from the liquid reservoir to the heating element.

Предпочтительно элемент переноса жидкости находится в контакте с плоским нагревательным элементом, например, элемент переноса жидкости расположен напротив края плоского нагревательного элемента.Preferably, the liquid transfer element is in contact with the flat heating element, for example, the liquid transfer element is located against the edge of the flat heating element.

В некоторых примерах элемент переноса жидкости обеспечивает единственную подачу жидкости к нагревательному элементу. В других примерах перенос жидкости может быть обеспечен как через эле- 1 041893 мент переноса жидкости, так и за счет зазоров в корпусе нагревательного элемента.In some examples, the fluid transfer element provides a single fluid supply to the heating element. In other examples, fluid transfer can be provided both through the fluid transfer element and through gaps in the heating element housing.

Термин устройство, генерирующее аэрозоль относится к испарителю, такому как испаритель для электронной сигареты. Следовательно, термин относится как к электронной сигарете, содержащей испаритель, так и к сменному картриджу, содержащему испаритель (известному как картомайзер).The term aerosol generating device refers to a vaporizer such as an electronic cigarette vaporizer. Therefore, the term refers to both an electronic cigarette containing a vaporizer and a replaceable cartridge containing a vaporizer (known as a cartomizer).

Предпочтительно плоский нагревательный элемент выполнен с возможностью переноса жидкости за счет капиллярного действия при использовании. Таким образом, нагревательный элемент может переносить жидкость из элемента переноса жидкости в другие области нагревательного элемента, позволяя размещать элемент переноса жидкости вдали от самых горячих областей нагревательного элемента и, таким образом, предотвращая температурную деградацию элемента переноса жидкости.Preferably, the flat heating element is capable of carrying liquid by capillary action during use. Thus, the heating element can transfer liquid from the liquid transfer element to other areas of the heating element, allowing the liquid transfer element to be located away from the hottest regions of the heating element and thus preventing thermal degradation of the liquid transfer element.

Предпочтительно плоский нагревательный элемент содержит прорези, проходящие внутрь от края плоского нагревательного элемента. Прорези могут быть предусмотрены таким образом, что плоский нагревательный элемент имеет форму прямоугольной волны, другими словами, нагревательный элемент имеет изгибающуюся, зигзагообразную, периодическую или извилистую форму, или нагревательный элемент предпочтительно следует извилистому/изгибающемуся пути в плоскости нагревательного элемента. Таким образом, может быть обеспечен изгибающийся путь тока, поскольку электрический ток проходит вдоль нагревательного элемента, что приводит к разным концентрациям тока вдоль длины нагревательного элемента. При использовании зоны с относительно высокой плотностью тока становятся более горячими, чем области с относительно низкой плотностью тока, таким образом создается температурный градиент по всему нагревательному элементу. Следовательно, распределением температуры нагревательного элемента можно управлять, изменяя конструкцию нагревательного элемента таким образом, чтобы ток протекал по изгибающейся схеме или схеме в виде прямоугольной волны между двумя точками электрического контакта нагревательного элемента.Preferably, the flat heating element includes slits extending inwardly from the edge of the flat heating element. The slots may be provided such that the flat heating element has a rectangular wave shape, in other words the heating element has a curving, zigzag, periodic or tortuous shape, or the heating element preferably follows a tortuous/curving path in the plane of the heating element. Thus, a curving current path can be provided as the electric current flows along the heating element, resulting in different current concentrations along the length of the heating element. In use, areas of relatively high current density become hotter than areas of relatively low current density, thus creating a temperature gradient across the entire heating element. Therefore, the temperature distribution of the heating element can be controlled by changing the design of the heating element so that current flows in a curving or square wave pattern between two electrical contact points of the heating element.

Предпочтительно элемент переноса жидкости содержит первый материал капиллярного впитывания и второй материал капиллярного впитывания, при этом первый материал капиллярного впитывания имеет более высокое тепловое сопротивление, чем второй материал капиллярного впитывания. Таким образом, элемент переноса жидкости может быть оптимизирован для функции капиллярного впитывания, предотвращая при этом температурную деградацию за счет расположения областей первого материала капиллярного впитывания ближе к зонам с более высокой плотностью тока, по сравнению с нахождением областей второго материала капиллярного впитывания относительно зон с более высокой плотностью тока. Например, первый материал капиллярного впитывания может содержать пористый или волокнистый металл или керамику, а второй материал капиллярного впитывания может содержать хлопок или диоксид кремния.Preferably, the fluid transfer element comprises a first wicking material and a second wicking material, wherein the first wicking material has a higher thermal resistance than the second wicking material. Thus, the fluid transfer element can be optimized for the capillary wicking function while preventing thermal degradation by locating areas of the first capillary wicking material closer to areas of higher current density, compared to locating areas of the second wicking material relative to areas of higher current density. current density. For example, the first wicking material may comprise a porous or fibrous metal or ceramic, and the second wicking material may comprise cotton or silica.

Предпочтительно элемент переноса жидкости содержит хлопок или пористую керамику. Предпочтительно элемент переноса жидкости содержит керамику, а сетка предусмотрена на керамике или встроена в нее таким образом, что жидкость переносится к сетке через керамику. Таким образом, пористая керамика позволяет переносить жидкость к нагревательному элементу, а также повышает эффективность операции нагрева и генерирования аэрозоля. Кроме того, с помощью этой конфигурации можно уменьшить размер устройства, генерирующего аэрозоль.Preferably, the fluid transfer element comprises cotton or porous ceramic. Preferably, the fluid transfer element comprises ceramic and the mesh is provided on or embedded in the ceramic such that the fluid is transferred to the mesh through the ceramic. Thus, the porous ceramic allows liquid to be transferred to the heating element, and also improves the efficiency of the heating operation and aerosol generation. In addition, with this configuration, the size of the aerosol generating device can be reduced.

Предпочтительно элемент переноса жидкости предусмотрен в контакте с краевой частью сетки. Таким образом, жидкость может переноситься к сетке с обеспечением при этом того, чтобы элемент переноса жидкости был предусмотрен на достаточном расстоянии от нагревательного элемента для предотвращения температурной деградации.Preferably, the liquid transfer element is provided in contact with the edge portion of the mesh. Thus, liquid can be transferred to the grid while ensuring that the liquid transfer element is provided at a sufficient distance from the heating element to prevent thermal degradation.

Предпочтительно элемент переноса жидкости находится в контакте с множеством контактных частей сетки. Таким образом, перенос жидкости к нагревательному элементу можно откалибровать в соответствии с геометрией нагревательного элемента, улучшая функцию капиллярного впитывания.Preferably, the liquid transfer element is in contact with a plurality of mesh contact portions. Thus, the liquid transfer to the heating element can be calibrated according to the geometry of the heating element, improving the capillary wicking function.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус нагревателя, предусмотренный для удержания плоского нагревательного элемента внутри корпуса нагревателя; при этом корпус нагревателя содержит зазор, предоставляющий путь потока жидкости между емкостью для жидкости снаружи корпуса нагревателя и нагревательным элементом внутри корпуса нагревателя; при этом элемент переноса жидкости предусмотрен внутри зазора в корпусе нагревателя. Предпочтительно часть плоского нагревательного элемента удерживается внутри зазора.Preferably, the aerosol generating device comprises a heater housing provided to hold a flat heating element within the heater housing; wherein the heater body comprises a gap providing a fluid flow path between a fluid reservoir outside the heater body and a heating element inside the heater body; wherein the fluid transfer member is provided within a gap in the heater body. Preferably, a portion of the flat heating element is held within the gap.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать трубчатый корпус нагревателя, имеющий один или несколько продольных зазоров, проходящих вдоль длины корпуса нагревателя; при этом емкость для жидкости окружает трубчатый корпус нагревателя; при этом плоский нагревательный элемент проходит в осевом направлении через окружающий корпус нагревателя; и один или несколько элементов переноса жидкости расположены внутри продольных зазоров и предусмотрены для переноса жидкости из емкости для жидкости через зазоры в корпусе нагревателя к плоскому нагревательному элементу. Таким образом, один или несколько элементов переноса жидкости могут действовать как фитиль и втягивать жидкость из емкости для жидкости, окружающей корпус, в сетку. Размер зазора и одного или нескольких элементов переноса жидкости можно контролировать таким образом, чтобы край элемента переноса жидкости располагался внутри зазора или сразу за пределами зазора (т.е. за внешней границей корпуса). Дополнительно расположение элемента переноса жидкости вPreferably, the aerosol generating device may further comprise a tubular heater body having one or more longitudinal gaps extending along the length of the heater body; wherein the liquid container surrounds the tubular body of the heater; wherein the flat heating element extends axially through the surrounding heater body; and one or more liquid transfer elements are located within the longitudinal gaps and are provided to transfer liquid from the liquid container through the gaps in the heater body to the flat heating element. Thus, one or more fluid transfer elements can act as a wick and draw fluid from a fluid reservoir surrounding the housing into the mesh. The size of the gap and one or more fluid transfer elements can be controlled so that the edge of the fluid transfer element is located within the gap or just outside the gap (ie outside the outer edge of the housing). Additionally, the location of the liquid transfer element in

- 2 041893 зазоре между нагревательным элементом и емкостью для жидкости предотвращает чрезмерное насыщение сетчатого нагревателя жидкостью. Кроме того, это позволяет предоставить компактную конфигурацию устройства, генерирующего аэрозоль, при оптимизации функций нагрева и переноса жидкости устройства.- 2 041893 gap between the heating element and the liquid container prevents excessive saturation of the mesh heater with liquid. In addition, it makes it possible to provide a compact configuration of the aerosol generating device while optimizing the heating and liquid transfer functions of the device.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения предоставлена электронная сигарета, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, определенное в формуле изобретения.In a further aspect of the present invention, there is provided an electronic cigarette comprising an aerosol generating device as defined in the claims.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения предоставлен съемный картридж для электронной сигареты, при этом картридж содержит устройство, генерирующее аэрозоль, определенное в формуле изобретения.In a further aspect of the present invention, a removable cartridge for an electronic cigarette is provided, the cartridge comprising an aerosol generating device as defined in the claims.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны далее в качестве примера со ссылкой на графические материалы, в которых на фиг. 1 представлен схематический вид устройства, генерирующего аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;Embodiments of the present invention are described below by way of example with reference to the drawings, in which FIG. 1 is a schematic view of an aerosol generating device according to an embodiment of the present invention;

на фиг. 2 представлено схематическое поперечное сечение устройства, генерирующего аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;in fig. 2 is a schematic cross-sectional view of an aerosol generating device according to a second embodiment of the present invention;

на фиг. 3 представлен схематический вид сверху нагревательного элемента и элементов переноса жидкости в третьем варианте осуществления настоящего изобретения;in fig. 3 is a schematic plan view of the heating element and liquid transfer elements in the third embodiment of the present invention;

на фиг. 4 представлен схематический вид сверху нагревательного элемента и элементов переноса жидкости в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;in fig. 4 is a schematic plan view of the heating element and liquid transfer elements in the fourth embodiment of the present invention;

на фиг. 5 представлен схематический вид сверху нагревательного элемента и элементов переноса жидкости в пятом варианте осуществления настоящего изобретения; и на фиг. 6 представлен схематический вид сверху нагревательного элемента и элемента переноса жидкости в шестом варианте осуществления настоящего изобретения.in fig. 5 is a schematic plan view of the heating element and liquid transfer elements in the fifth embodiment of the present invention; and in FIG. 6 is a schematic plan view of the heating element and the liquid transfer element in the sixth embodiment of the present invention.

Подробное описаниеDetailed description

На фиг. 1 показано устройство 2, генерирующее аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое содержит нагревательный элемент 4, емкость 6 для жидкости, элементы 8 переноса жидкости и корпус 10. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит источник питания, такой как батарея, и мундштук, которые не показаны. В некоторых примерах устройство 2, генерирующее аэрозоль, может представлять собой сменный картридж или расходный материал или может содержаться в них.In FIG. 1 shows an aerosol generating device 2 according to an embodiment of the present invention, which includes a heating element 4, a liquid container 6, liquid transfer elements 8, and a housing 10. The aerosol generating device further comprises a power source, such as a battery, and a mouthpiece, which are not shown. In some examples, the aerosol generating device 2 may be or be contained in a replaceable cartridge or consumable.

При использовании нагревательный элемент 4 предусмотрен для получения электроэнергии от батареи для генерирования аэрозоля путем нагрева жидкости, генерирующей аэрозоль, посредством резистивного нагрева. Элементы 8 переноса жидкости предусмотрены между емкостью 6 для жидкости и нагревательным элементом 4 и выполнены с возможностью переноса жидкости, генерирующей аэрозоль, из емкости 6 для жидкости к нагревательному элементу 4 за счет капиллярного действия. В этом примере емкость 6 для жидкости размещена между корпусом 10 и внешней оболочкой 18 устройства 2, генерирующего аэрозоль, и выполнена с возможностью удержания жидкости, генерирующей аэрозоль. В корпусе 10 предусмотрены один или несколько каналов 12 для потока воздуха, которые при вдохе пользователя выполнены с возможностью направления воздуха снаружи устройства 2, генерирующего аэрозоль, через каналы 12 для потока воздуха и к мундштуку устройства, генерирующего аэрозоль. Это означает, что аэрозоль, который генерировался при нагреве жидкости, генерирующей аэрозоль, на нагревательном элементе 4, будет переноситься вдоль канала 12 для потока воздуха для выхода из устройства.In use, the heating element 4 is provided for generating electric power from the aerosol generating battery by heating the aerosol generating liquid through resistive heating. Liquid transfer elements 8 are provided between the liquid container 6 and the heating element 4 and are configured to transfer the aerosol generating liquid from the liquid container 6 to the heating element 4 by capillary action. In this example, the liquid container 6 is placed between the body 10 and the outer shell 18 of the aerosol generating device 2 and is configured to hold the aerosol generating liquid. The housing 10 is provided with one or more air flow channels 12 which, when the user inhales, are configured to direct air from outside the aerosol generating device 2 through the air flow channels 12 and to the mouthpiece of the aerosol generating device. This means that the aerosol that was generated by heating the aerosol generating liquid on the heating element 4 will be carried along the air flow path 12 to exit the device.

Нагревательный элемент 4 содержит сетку из электропроводящих волокон. В этом варианте осуществления сетка является плоской с толщиной, во много раз меньшей ее длины по ширине. Специалисту в данной области техники будет понятно, что также могут использоваться альтернативные компоновки электропроводящих волокон, которые не являются ровными или плоскими. Например, сетка может быть согнутой, деформированной или напоминать стержнеобразный нагревательный элемент. Волокна образуют пористую сеть, тем самым придавая нагревательному элементу 4 свойства капиллярного впитывания.The heating element 4 contains a grid of electrically conductive fibers. In this embodiment, the mesh is flat with a thickness many times smaller than its length in width. One skilled in the art will appreciate that alternative arrangements of electrically conductive fibers that are not even or flat can also be used. For example, the mesh may be bent, deformed, or resemble a rod-shaped heating element. The fibers form a porous network, thereby giving the heating element 4 wicking properties.

Волокна нагревательного элемента 4 могут быть изготовлены из металла, такого как нержавеющая сталь, сталь, не являющаяся нержавеющей, железо, медь, вольфрам, алюминий, латунь, нихром, кантал, мельхиор и другие сплавы, или из любого другого металла (элемента, соединения или сплава). В качестве альтернативы волокна могут быть изготовлены из неметаллического материала, такого как дисилицид молибдена, карбид кремния и другая керамика или полупроводники, или из любого другого неметаллического материала.The fibers of the heating element 4 may be made of metal such as stainless steel, non-stainless steel, iron, copper, tungsten, aluminium, brass, nichrome, kanthal, cupronickel and other alloys, or any other metal (element, compound or alloy). Alternatively, the fibers may be made from a non-metallic material such as molybdenum disilicide, silicon carbide, and other ceramics or semiconductors, or from any other non-metallic material.

В одном примере нагревательный элемент 4 может содержать спеченную сетку со случайной компоновкой волокон. В другом примере нагревательный элемент 4 может содержать обычный тканый узор волокон.In one example, the heating element 4 may comprise a sintered mesh with a random arrangement of fibers. In another example, the heating element 4 may comprise a conventional woven pattern of fibers.

Устройство 2, генерирующее аэрозоль, и корпус 10 являются, по существу, цилиндрическими. Таким образом, в контексте данного документа длина устройства 2, генерирующего аэрозоль, или корпуса 10 относится к направлению, параллельному оси цилиндра, т.е. размеру, на который удлинятся уст- 3 041893 ройство 2, генерирующее аэрозоль, или корпус 10. Аналогично длина нагревательного элемента 4 относится к его удлиненной оси, которая направлена вдоль цилиндрической оси корпуса 10. Термин поперечный относится к направлению, перпендикулярному длине. Специалисту в данной области техники будет понятно, что устройство 2, генерирующее аэрозоль, и корпус 10 не ограничиваются цилиндрической формой и могут быть выполнены во многих других формах, при этом длина определяется наиболее удлиненным размером.The aerosol generating device 2 and the housing 10 are essentially cylindrical. Thus, in the context of this document, the length of the aerosol generating device 2 or housing 10 refers to the direction parallel to the axis of the cylinder, i.e. aerosol generating device 2 or housing 10. Similarly, the length of the heating element 4 refers to its elongated axis, which is directed along the cylindrical axis of the housing 10. The term transverse refers to the direction perpendicular to the length. A person skilled in the art will appreciate that the aerosol generating device 2 and the housing 10 are not limited to a cylindrical shape and can be made in many other shapes, with the length being determined by the most elongated dimension.

Нагревательный элемент 4 установлен в корпусе 10. Корпус 10 содержит первую часть 14 корпуса, расположенную над верхней основной стороной нагревательного элемента 4, и вторую часть 16 корпуса, расположенную под нижней основной стороной нагревательного элемента 4, так что нагревательный элемент 4 размещен между двумя частями 14, 16 корпуса. Корпус 10 действует как испарительная камера, которая выполнена с возможностью сбора сгенерированного аэрозоля во внутренних пространствах двух частей 14, 16 корпуса.The heating element 4 is installed in the housing 10. The housing 10 includes a first housing part 14 located above the upper main side of the heating element 4, and a second housing part 16 located under the lower main side of the heating element 4, so that the heating element 4 is placed between the two parts 14 , 16 buildings. The body 10 acts as an evaporation chamber which is configured to collect the generated aerosol in the interior spaces of the two body parts 14, 16.

Краевые части первой и второй частей 12, 14 корпуса образуют зазор или поверхность контакта вдоль продольной длины корпуса 10. Элементы 8 переноса жидкости расположены внутри этих зазоров и удерживают между собой нагревательный элемент 4. Часть каждого из элементов 8 переноса жидкости открыта для емкости для жидкости, так что элементы 8 переноса жидкости действуют как капиллярные фитили для переноса жидкости к нагревательному элементу 4. Эта конфигурация позволяет равномерно и надежно подавать жидкость, генерирующую аэрозоль, из емкости 6 для жидкости к нагревательному элементу 4 вдоль его длины, при этом предотвращая переполнение нагревательного элемента 4 жидкостью, генерирующей аэрозоль. Свойства капиллярного впитывания нагревательного элемента 4 позволяют жидкости далее проходить поперек сетки посредством капиллярного действия.The edge portions of the first and second body parts 12, 14 form a gap or contact surface along the longitudinal length of the body 10. The liquid transfer elements 8 are located within these gaps and hold the heating element 4 therebetween. A portion of each of the liquid transfer elements 8 is open to the liquid container, so that the liquid transfer elements 8 act as capillary wicks to transfer liquid to the heating element 4. This configuration allows the aerosol generating liquid to be uniformly and reliably supplied from the liquid container 6 to the heating element 4 along its length, while preventing the heating element 4 from overflowing. aerosol generating liquid. The capillary wicking properties of the heating element 4 allow the liquid to further pass across the grid by means of capillary action.

В некоторых вариантах осуществления изобретения элемент 8 переноса жидкости заполняет зазор между первой и второй частями 12, 14 корпуса, так что жидкость, генерирующая аэрозоль, переносится из емкости 6 для жидкости к нагревательному элементу 4 исключительно с помощью элемента 8 переноса жидкости, например, за счет капиллярного действия. В альтернативных вариантах осуществления элемент 8 переноса жидкости предусмотрен таким, что он не перекрывает всю ширину зазора между первой и второй частями 12, 14 корпуса. Это приводит в результате к тому, что жидкость, генерирующая аэрозоль, переносится из емкости 6 для жидкости к нагревательному элементу 4 с помощью элемента 8 переноса жидкости и отверстия между элементом 8 переноса жидкости и первой и/или второй частями 12, 14 корпуса.In some embodiments of the invention, the liquid transfer element 8 fills the gap between the first and second body parts 12, 14, so that the aerosol generating liquid is transferred from the liquid container 6 to the heating element 4 solely by the liquid transfer element 8, for example, due to capillary action. In alternative embodiments, the liquid transfer element 8 is provided such that it does not cover the entire width of the gap between the first and second body parts 12, 14. This results in the aerosol generating liquid being transferred from the liquid container 6 to the heating element 4 by the liquid transfer element 8 and the opening between the liquid transfer element 8 and the first and/or second body parts 12, 14.

В одном примере края элементов 8 переноса жидкости могут проходить за внешние пределы корпуса 10. В альтернативном примере края элементов 8 переноса жидкости могут быть выровнены или отведены от внешних границ корпуса 10, а жидкость, генерирующая аэрозоль, из емкости 6 для жидкости может проникать в зазоры между первой и второй частями 14, 16 корпуса. В любом случае части элементов переноса жидкости находятся в прямом сообщении по текучей среде с емкостью 6 для жидкости, так что элементы 8 переноса жидкости определяют перенос жидкости к нагревательному элементу 4.In one example, the edges of the liquid transfer elements 8 may extend beyond the outer limits of the housing 10. In an alternative example, the edges of the liquid transfer elements 8 may be aligned or retracted from the outer boundaries of the housing 10, and the aerosol generating liquid from the liquid container 6 may penetrate into the gaps between the first and second parts 14, 16 of the body. In any case, parts of the liquid transfer elements are in direct fluid communication with the liquid container 6, so that the liquid transfer elements 8 determine the transfer of liquid to the heating element 4.

Элементы 8 переноса жидкости могут быть образованы, например, пучком волокон, таких как хлопковые волокна, или другим пористым элементом, например, керамическим. Вариант осуществления, показанный на фиг. 1, содержит два элемента 8 переноса жидкости, хотя специалисту в данной области техники будет понятно, что другие варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать один или более двух элементов 8 переноса жидкости.The fluid transfer elements 8 may be formed, for example, by a bundle of fibers such as cotton fibers, or by another porous element, such as ceramic. The embodiment shown in FIG. 1 comprises two fluid transfer elements 8, although one skilled in the art will appreciate that other embodiments of the present invention may comprise one or more than two fluid transfer elements 8.

Выполнение устройства 2, генерирующего аэрозоль, с нагревательным элементом 4 и элементами 8 переноса жидкости, расположенными таким образом, позволяет оптимизировать свойства каждого компонента. Более конкретно, поскольку элемент 8 переноса жидкости отвечает за перенос жидкости, генерирующей аэрозоль, к нагревательному элементу 4, конструкция нагревательного элемента 4 может быть ориентирована на его нагрев и генерирование аэрозоля. Кроме того, свойства капиллярного впитывания, обеспечиваемые волокнистой сеткой нагревательного элемента 4, позволяют жидкости переноситься по нагревательному элементу 4, при этом элемент 8 переноса жидкости удерживается вдали от самых горячих областей нагревательного элемента 4, тем самым снижая влияния температурной деградации.The provision of the aerosol generating device 2 with the heating element 4 and the liquid transfer elements 8 arranged in this manner allows the properties of each component to be optimized. More specifically, since the liquid transfer element 8 is responsible for transferring the aerosol generating liquid to the heating element 4, the design of the heating element 4 can be oriented to heat it and generate aerosol. In addition, the wicking properties provided by the fibrous mesh of the heating element 4 allow liquid to be transferred over the heating element 4, while the liquid transfer element 8 is kept away from the hottest areas of the heating element 4, thereby reducing the effects of thermal degradation.

Температурную деградацию можно еще больше свести на нет посредством включения множества материалов с разным термическим сопротивлением в разных областях элементов 8 переноса жидкости. Например, материал с относительно высоким термическим сопротивлением может быть размещен в областях элемента 8 переноса жидкости, которые находятся в непосредственной близости от нагревательного элемента 4, или в зонах с более высокой температурой нагревательного элемента 4.Temperature degradation can be further mitigated by including a plurality of materials with different thermal resistance in different areas of the liquid transfer elements 8 . For example, a material with a relatively high thermal resistance may be placed in areas of the fluid transfer element 8 that are in close proximity to the heating element 4, or in higher temperature areas of the heating element 4.

На фиг. 2 показан схематический вид в поперечном сечении устройства 2, генерирующего аэрозоль, во втором варианте осуществления настоящего изобретения, которое содержит нагревательный элемент 4, емкость 6 для жидкости, элементы 8 переноса жидкости и корпус 10. Специалисту в данной области техники будет понятно, что описание предыдущего варианта осуществления может также применяться к этому второму варианту осуществления.In FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an aerosol generating device 2 in the second embodiment of the present invention, which includes a heating element 4, a liquid container 6, liquid transfer elements 8, and a housing 10. One skilled in the art will appreciate that the description of the previous embodiment may also apply to this second embodiment.

В этом варианте осуществления нагревательный элемент 4 подвешен поперек части канала 12 для потока воздуха и удерживается на месте элементами 8 переноса жидкости, а также точкой контакта корпуса 10. Подобно предыдущему варианту осуществления нагревательный элемент 4 находится в сообщеIn this embodiment, the heating element 4 is suspended across a portion of the airflow channel 12 and held in place by the fluid transfer elements 8 as well as the contact point of the housing 10. Like the previous embodiment, the heating element 4 is in communication

- 4 041893 нии по текучей среде с емкостью 6 для жидкости за счет капиллярного действия элементов 8 переноса жидкости. Более конкретно, концы нагревательного элемента 4 находятся в контакте с элементами 8 переноса жидкости, которые находятся в контакте с емкостью 6 для жидкости, и жидкостью, генерирующей аэрозоль, удерживаемой внутри емкости 6 для жидкости. Когда нагревательный элемент 4 обладает свойствами капиллярного впитывания, например, если он содержит сетку из электропроводящих волокон, он может переносить жидкость от элементов 8 переноса жидкости вдоль себя. Расположение компонентов данным образом обеспечивает компактную конструкцию капсулы для устройства 2, генерирующего аэрозоль.- 4 041893 nii on the fluid medium with a container 6 for liquid due to the capillary action of the elements 8 of the liquid transfer. More specifically, the ends of the heating element 4 are in contact with the liquid transfer elements 8, which are in contact with the liquid container 6, and the aerosol generating liquid held inside the liquid container 6. When the heating element 4 has capillary wicking properties, for example if it contains a grid of electrically conductive fibers, it can carry liquid from the liquid transfer elements 8 along itself. Arranging the components in this way provides a compact capsule design for the aerosol generating device 2.

В предпочтительном варианте осуществления нагревательный элемент 4 имеет такую форму, что ширина (и/или толщина) нагревательного элемента 4 уменьшается по мере увеличения расстояния от элемента 8 переноса жидкости. Это создает зоны с разной плотностью тока по всему нагревательному элементу 4; при этом относительно высокая плотность тока предусмотрена вблизи центра нагревательного элемента 4, и относительно низкая плотность тока предусмотрена вблизи концов нагревательного элемента 4. При использовании зоны с относительно высокой плотностью тока будут нагреваться сильнее, чем зоны с относительно низкой плотностью тока, что приведет к возникновению температурного градиента по всему нагревательному элементу 4. Это гарантирует, что области с самой высокой температурой нагревательного элемента 4 находятся дальше всего от элементов 8 переноса жидкости, уменьшая эффект температурной деградации на элементах 8 переноса жидкости.In a preferred embodiment, the heating element 4 is shaped such that the width (and/or thickness) of the heating element 4 decreases as the distance from the liquid transfer element 8 increases. This creates zones with different current densities throughout the heating element 4; while a relatively high current density is provided near the center of the heating element 4, and a relatively low current density is provided near the ends of the heating element 4. When used, areas with a relatively high current density will heat up more than areas with a relatively low current density, resulting in thermal gradient throughout the heating element 4. This ensures that the highest temperature areas of the heating element 4 are furthest away from the liquid transfer elements 8, reducing the effect of temperature degradation on the liquid transfer elements 8.

Как показано на фиг. 2, нагревательный элемент 4 предусмотрен так, что плоскость нагревательного элемента 4, по существу, параллельна направлению потока воздуха через канал 12 для потока воздуха. Такая компоновка снижает турбулентность, создаваемую нагревательным элементом 4, в потоке воздуха через канал 12 для потока воздуха. В альтернативных вариантах осуществления нагревательный элемент 4 может быть предусмотрен таким образом, что плоскость нагревательного элемента 4 смещена под углом или перпендикулярна направлению потока воздуха через канал 12 для потока воздуха, чтобы индивидуально адаптировать ощущения пользователя при курении и обеспечить более компактную конструкцию.As shown in FIG. 2, the heating element 4 is provided so that the plane of the heating element 4 is substantially parallel to the direction of air flow through the air flow channel 12. This arrangement reduces the turbulence generated by the heating element 4 in the air flow through the air flow path 12. In alternative embodiments, the heating element 4 may be provided such that the plane of the heating element 4 is offset at an angle or perpendicular to the direction of airflow through the airflow channel 12 to individually tailor the user's smoking experience and provide a more compact design.

На фиг. 3 показан схематический вид сверху нагревательного элемента 4 и элементов 8 переноса жидкости в третьем варианте осуществления настоящего изобретения. Нагревательный элемент имеет два контактных конца 5, которые могут быть подключены к источнику питания (не показан). При использовании электрический ток проходит через нагревательный элемент 4 для генерирования тепла. Нагревательный элемент 4 также содержит множество прорезей 7, которые предусмотрены для обеспечения протекания электрического тока по изгибающемуся или извилистому пути, когда он протекает между двумя контактными концами 5, что приводит к разным концентрациям тока вдоль пути. . В альтернативных компоновках нагревательный элемент 4 может иметь простую форму, такую как прямоугольник, и разные объемные плотности тока могут быть установлены по всему нагревательному элементу 4 с помощью альтернативных средств. В этом варианте осуществления имеется элемент 8 переноса жидкости, предусмотренный вдоль длины каждой стороны нагревательного элемента 4, для переноса жидкости из окружающей емкости 6 для жидкости (не показано) к нагревательному элементу 4. Благодаря обеспечению того, чтобы элемент 8 переноса жидкости находился на достаточном расстоянии от самых горячих областей нагревательного элемента 4, можно предотвратить температурную деградацию элемента 8 переноса жидкости.In FIG. 3 is a schematic plan view of the heating element 4 and the liquid transfer elements 8 in the third embodiment of the present invention. The heating element has two contact ends 5 that can be connected to a power source (not shown). In use, an electric current is passed through the heating element 4 to generate heat. The heating element 4 also includes a plurality of slots 7 which are provided to allow electric current to flow in a curving or tortuous path as it flows between two contact ends 5 resulting in different current concentrations along the path. . In alternative arrangements, the heating element 4 may have a simple shape such as a rectangle, and different volumetric current densities may be set throughout the heating element 4 by alternative means. In this embodiment, there is a liquid transfer element 8 provided along the length of each side of the heating element 4 to transfer liquid from the surrounding liquid container 6 (not shown) to the heating element 4. By ensuring that the liquid transfer element 8 is at a sufficient distance from the hottest areas of the heating element 4, temperature degradation of the liquid transfer element 8 can be prevented.

На фиг. 4 показан схематический вид сверху нагревательного элемента 4 и элементов 8 переноса жидкости в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения. Подобно предыдущему варианту осуществления нагревательный элемент 4 содержит множество прорезей 7, которые обеспечивают разные концентрации тока между двумя контактными концами 5. Однако в этом варианте осуществления элементы 8 переноса жидкости не являются непрерывными по всей длине стороны нагревательного элемента 4. Вместо этого элементы 8 переноса жидкости меньшей длины предусмотрены секциями вдоль краев нагревательного элемента 4, так что они не проходят между прорезями 7 в нагревательном элементе 4. В некоторых компоновках зазоры между элементами 8 переноса жидкости, расположенными рядом с отверстиями прорезей 7, могут быть закрыты частями корпуса 10 (не показано) для предотвращения контакта жидкости, генерирующей аэрозоль, с нагревательным элементом 4 без ее передачи в нагревательный элемент 4 элементом 8 переноса жидкости.In FIG. 4 is a schematic top view of the heating element 4 and the liquid transfer elements 8 in the fourth embodiment of the present invention. Similar to the previous embodiment, the heating element 4 comprises a plurality of slots 7 that provide different current concentrations between the two contact ends 5. However, in this embodiment, the liquid transfer elements 8 are not continuous along the entire length of the side of the heating element 4. Instead, the liquid transfer elements 8 are smaller the lengths are provided in sections along the edges of the heating element 4 so that they do not extend between the slots 7 in the heating element 4. In some arrangements, the gaps between the fluid transfer elements 8 adjacent to the openings of the slots 7 may be covered by parts of the housing 10 (not shown) to preventing contact of the aerosol generating liquid with the heating element 4 without being transferred to the heating element 4 by the liquid transfer element 8 .

На фиг. 5 показан схематический вид сверху нагревательного элемента 4 и элементов 8 переноса жидкости в пятом варианте осуществления настоящего изобретения. Подобно варианту осуществления, показанному на фиг. 3, элементы 8 переноса жидкости предусмотрены вдоль длины каждой стороны нагревательного элемента 4 для переноса жидкости из окружающей емкости 6 для жидкости (не показано) к нагревательному элементу 4. Однако в этом варианте осуществления устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит нагревательный стержень 9, предусмотренный проходящим через нагревательный элемент 4. Нагревательный стержень 9 имеет более высокую электропроводность, чем нагревательный элемент 4, и выполнен с возможностью получения электроэнергии от источника питания, чтобы обеспечить центральную область высокой плотностью тока и теплом. Контакт между нагревательным элементом 4 и нагревательным стержнем 9 обеспечивает электро- и теплопроводимость междуIn FIG. 5 is a schematic plan view of the heating element 4 and the liquid transfer elements 8 in the fifth embodiment of the present invention. Similar to the embodiment shown in FIG. 3, liquid transfer elements 8 are provided along the length of each side of the heating element 4 to transfer liquid from the surrounding liquid container 6 (not shown) to the heating element 4. However, in this embodiment, the aerosol generating device further comprises a heating rod 9 provided by a extending through the heating element 4. The heating rod 9 has a higher electrical conductivity than the heating element 4 and is capable of receiving electricity from a power source to provide the central region with high current density and heat. The contact between the heating element 4 and the heating rod 9 provides electrical and thermal conductivity between

--

Claims

two components. Fixing the heating rod 9 to the heating element 4 also provides additional structural stability to the grid to prevent breakage and prolong the life of the heating element 4 when used in the device. Furthermore, although in the embodiment shown in FIG. 3, only one heating rod 9 is shown, one skilled in the art will appreciate that multiple heating rods can be used. For example, on both sides of the heating element 4 for a more even distribution of heat throughout the heating element 4.

In alternative embodiments, the heating rod 9 may be inclined so that it follows a curving path between the contact ends 5 of the heating element 4. Instead of the heating rod 4, a single solid wire (or bundle of wires) may be provided on the heating element 4 or through the mesh.

In FIG. 6 is a schematic top view of the heating element 4 and the liquid transfer element 8 in the sixth embodiment of the present invention, with the heating element 4 provided on the liquid transfer element 8. The increased contact area between the heating element 4 and the liquid transfer element 8 can facilitate faster transfer of the aerosol generating liquid to the heating element 4 due to the greater degree of capillary wicking available. The configuration of the heating element 4 and the liquid transfer element 8 in this way allows the aerosol generating device to be compactly configured. Preferably, areas of the heating element 4 that do not contact the liquid transfer element 8 are not closed within the air flow path 12 so that the aerosol generated by heating the aerosol generating liquid on the heating element 4 will be carried along the air flow path 12 for exit from the device. The contact ends 5 of the heating element 4 may protrude beyond the edges of the fluid transfer element 8 .

In alternative embodiments, the implementation of the heating element 4 may be partially integrated into the element 8 fluid transfer to provide an additional increased area of contact between the heating element 4 and the element 8 fluid transfer. The heating element 4 does not have to be completely integrated into the fluid transfer element 8 in order to allow the generated aerosol to pass through the air flow channel 12 . Alternatively, the fluid transfer element 8 may be shaped such that areas of the heating element 4 are open to the air flow channel 12.

CLAIM

1. A device that generates an aerosol containing a flat heating element containing a grid of electrically conductive fibers;

a heating rod in contact with the central portion of the flat heating element to provide a central region with a high current density, thereby providing a temperature gradient across the entire flat heating element during use;

liquid container; and a liquid transfer member provided between the liquid container and the flat heating element and configured to transfer liquid from the liquid container to the flat heating element by capillary action during use;

wherein the liquid transfer element is provided in contact with the edge portion of the mesh.

2. An aerosol generating device according to claim 1, characterized in that the liquid transfer element comprises a porous or fibrous material.

3. An aerosol generating device according to claim 2, characterized in that the liquid transfer element comprises cotton or ceramic.

4. An aerosol generating device according to claim 1, characterized in that the flat heating element is capable of transferring liquid by capillary action during use.

5. An aerosol generating device according to claim 1 or 2, characterized in that the flat heating element comprises slits extending inwardly from the edge of the flat heating element.

6. An aerosol generating device according to claim 4, characterized in that the slots are provided in such a way that the flat heating element has the shape of a square wave.

7. An aerosol generating device according to any preceding claim, characterized in that the fluid transfer element comprises a first capillary wicking material and a second wicking material, wherein the first wicking material has a higher resistance to thermal degradation than the second wicking material.

8. An aerosol generating device according to any preceding claim, characterized in that the liquid transfer element comprises a ceramic material and the mesh is provided on or embedded in the ceramic material in such a way that the liquid is transferred to the mesh through the ceramic material.

-