RU2775649C2 - Aerosol-generating system equipped with a liquid-permeable heater assembly - Google Patents
Aerosol-generating system equipped with a liquid-permeable heater assembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775649C2 RU2775649C2 RU2018119508A RU2018119508A RU2775649C2 RU 2775649 C2 RU2775649 C2 RU 2775649C2 RU 2018119508 A RU2018119508 A RU 2018119508A RU 2018119508 A RU2018119508 A RU 2018119508A RU 2775649 C2 RU2775649 C2 RU 2775649C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrically conductive
- heater assembly
- aerosol generating
- generating system
- cartridge
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000000391 smoking Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 118
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 73
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 87
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 13
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 12
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 10
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 8
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 5
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 4
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 235000019506 cigar Nutrition 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000010964 304L stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K Lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N Triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 235000019437 butane-1,3-diol Nutrition 0.000 description 2
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N butylene glycol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001007 puffing Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002301 Cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N Hafnium Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004072 Lung Anatomy 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- 229960002715 Nicotine Drugs 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000002386 air freshener Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N dimethyl dodecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCC(=O)OC IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N dimethyl tetradecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCCCC(=O)OC ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000007567 mass-production technique Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 1
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930015196 nicotine Natural products 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 239000002984 plastic foam Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M triacetate(1-) Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC([O-])=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам, генерирующим аэрозоль, которые содержат нагреватель в сборе, который подходит для испарения жидкости. В частности, изобретение относится к удерживаемым рукой системам, генерирующим аэрозоль, таким как электрически управляемые курительные системы.The present invention relates to aerosol generating systems that include a heater assembly that is suitable for vaporizing a liquid. In particular, the invention relates to hand held aerosol generating systems such as electrically controlled smoking systems.
Электрически управляемые курительные системы, которые испаряют жидкость посредством нагрева для образования аэрозоля, как правило, содержат катушку из проволоки, которая обернута вокруг капиллярного материала, который удерживает жидкость. Электрический ток, проходящий через проволоку, вызывает резистивный нагрев проволоки, посредством чего испаряется жидкость в капиллярном материале. Капиллярный материал, как правило, удерживается внутри канала для потока воздуха, так что воздух втягивается через фитиль и вовлекает пар. Пар впоследствии охлаждается для образования аэрозоля.Electrically controlled smoking systems that vaporize a liquid by heating to form an aerosol typically comprise a coil of wire that is wrapped around a capillary material that holds the liquid. An electrical current passing through the wire causes resistive heating of the wire, whereby the liquid in the capillary material evaporates. The capillary material is typically held within the airflow channel so that air is drawn through the wick and entrains the vapor. The vapor is subsequently cooled to form an aerosol.
Данный тип системы является эффективным при создании аэрозоля, но низкозатратное и массовое производство является затруднительным. К тому же, фитиль и катушка в сборе, вместе с соответствующими электрическими соединениями, могут быть хрупкими и сложными в обращении.This type of system is effective in creating an aerosol, but low cost and mass production is difficult. In addition, the wick and coil assembly, together with the associated electrical connections, can be fragile and difficult to handle.
ЕР 2468116 раскрывает генерирующую аэрозоль систему, содержащую часть для хранения жидкости в форме картрижда, содержащего жидкость, капилярный фитиль и нагреватель. Один конец капилярного фитиля проходит в картридж, а другой его конец окружен нагреватлем. При использовании жидкость в конце капилярного фитиля испраяется посредстом нагревателя. EP 2468116 discloses an aerosol generating system comprising a liquid storage portion in the form of a cartridge containing liquid, a capillary wick and a heater. One end of the capillary wick passes into the cartridge and the other end is surrounded by a heater. In use, the liquid at the end of the capillary wick is evaporated by means of a heater.
Необходимо предоставить нагреватель в сборе, подходящий для системы, генерирующей аэрозоль, такой как удерживаемая рукой электрически управляемая курительная система, который является недорогим для производства и надежным. Дополнительно необходимо предоставить нагреватель в сборе, который эффективнее предыдущих нагревателей в сборе в системах, генерирующих аэрозоль.It is necessary to provide a heater assembly suitable for an aerosol generating system such as a hand-held electrically operated smoking system that is inexpensive to manufacture and reliable. Additionally, a heater assembly must be provided that is more efficient than previous heater assemblies in aerosol generating systems.
В одном аспекте предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая проницаемый для жидкости электрический нагреватель в сборе, при этом нагреватель в сборе содержит: электрически изолирующий субстрат, отверстие, образованное в электрически изолирующем субстрате; и элемент нагревателя, прикрепленный к электрически изолирующему субстрату, при этом элемент нагревателя заполняет отверстие и содержит множество электрически проводящих нитей, соединенных с первой и второй частями электрически проводящего контакта, первая и вторая части электрически проводящего контакта расположены на противоположных сторонах отверстия относительно друг друга, при этом первая и вторая части электрически проводящего контакта выполнены с возможностью обеспечения возможности контакта с внешним источником питания.In one aspect, an aerosol generating system is provided, comprising a liquid-permeable electrical heater assembly, the heater assembly comprising: an electrically insulating substrate; an opening formed in the electrically insulating substrate; and a heater element attached to the electrically insulating substrate, wherein the heater element fills the hole and contains a plurality of electrically conductive threads connected to the first and second parts of the electrically conductive contact, the first and second parts of the electrically conductive contact are located on opposite sides of the hole relative to each other, with in this case, the first and second parts of the electrically conductive contact are configured to allow contact with an external power source.
Множество электрически проводящих нитей может образовывать сетку или матрицу нитей или может содержать тканый или нетканый материал.The plurality of electrically conductive filaments may form a network or matrix of filaments, or may comprise a woven or nonwoven material.
Преимущественно, элемент нагревателя имеет первую внешнюю поверхность, которая прикреплена к электрически изолирующему субстрату, и первая и вторая части электрически проводящего контакта выполнены с возможностью обеспечения возможности контакта с внешним источником питания на второй внешней поверхности элемента нагревателя, противоположной первой внешней поверхности.Preferably, the heater element has a first outer surface that is attached to the electrically insulating substrate, and the first and second parts of the electrically conductive contact are configured to allow contact with an external power source on the second outer surface of the heater element opposite the first outer surface.
Система может дополнительно содержать часть для хранения жидкости, содержащую корпус, содержащий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, при этом нагреватель в сборе прикреплен к корпусу части для хранения жидкости. Корпус предпочтительно является жестким корпусом и непроницаемым для жидкости. В данном контексте «жесткий корпус» означает самонесущий корпус. Жесткий корпус части для хранения жидкости предпочтительно предоставляет механическую опору для нагревателя в сборе.The system may further comprise a liquid storage part comprising a housing containing an aerosol forming liquid substrate, wherein the heater assembly is attached to the liquid storage part housing. The housing is preferably a rigid housing and liquid tight. In this context, "rigid enclosure" means a self-supporting enclosure. The rigid housing of the liquid storage portion preferably provides mechanical support for the heater assembly.
Часть для хранения жидкости может содержать капиллярный материал, выполненный с возможностью передачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на нагреватель в сборе.The liquid storage portion may include a capillary material configured to transfer the aerosol-forming liquid substrate to the heater assembly.
Обеспечение нагревателя в сборе данного типа в системе, генерирующей аэрозоль, имеет несколько преимуществ над традиционной компоновкой фитиля и катушки. Элемент нагревателя, содержащий сетку или матрицу нитей, обеспечивает большую площадь контакта нагревателя с испаряющейся жидкостью. Нагреватель в сборе может быть недорого произведен с использованием легкодоступных материалов и с использованием технологий массового производства. Нагреватель в сборе является надежным, что позволяет его обработку и прикрепление к другим частям системы, генерирующей аэрозоль, во время изготовления и, в частности, образование части съемного картриджа. Обеспечение частей электрически проводящего контакта, образующих часть элемента нагревателя, обеспечивает надежное и простое соединение нагревателя в сборе с источником питания.Providing this type of heater assembly in an aerosol generating system has several advantages over a conventional wick and coil arrangement. A heater element containing a mesh or matrix of filaments provides a large area of contact between the heater and the evaporating liquid. The heater assembly can be produced inexpensively using readily available materials and using mass production techniques. The heater assembly is robust, allowing it to be processed and attached to other parts of the aerosol generating system during manufacture and, in particular, to form part of a removable cartridge. The provision of electrically conductive contact portions forming part of the heater element provides a reliable and simple connection of the heater assembly to the power supply.
Электрически проводящие нити могут быть по существу плоскими. В данном контексте «по существу плоский» означает образованный в одной плоскости и не обернутый вокруг или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. Плоский нагреватель в сборе может быть легко обработан во время изготовления и предоставляет надежную конструкцию.The electrically conductive filaments may be substantially planar. As used herein, "substantially flat" means formed in a single plane and not wrapped around or otherwise adapted to conform to a curved or otherwise non-planar shape. The plate heater assembly can be easily machined during manufacture and provides a robust design.
Электрически проводящие нити могут образовывать промежутки между собой, и данные промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкость, подлежащая испарению, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.The electrically conductive filaments may form spaces between each other, and these spaces may have a width of 10 µm to 100 µm. Preferably, the filaments create a capillary effect in the interstices so that in use the liquid to be vaporized is drawn into the interstices, increasing the area of contact between the heater assembly and the liquid.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электрически проводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.The electrically conductive filaments can form a grid of 160 to 600 US mesh (+/- 10%) (ie 160 to 600 threads per inch (+/- 10%)). The gap width is preferably 75 µm to 25 µm. The percentage of open area of the mesh, which is the ratio of the area of the gaps to the total area of the mesh, is preferably 25 to 56%. The mesh may be formed using various types of wicker or lattice structures. Alternatively, the electrically conductive filaments consist of an array of filaments arranged parallel to each other.
Сетка, матрица или материал из электрически проводящих нитей также может характеризоваться своей способностью удерживать жидкость, как хорошо известно в данной области техники.The network, matrix, or material of electrically conductive filaments may also be characterized by its ability to retain liquid, as is well known in the art.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от 8 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм и более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм.The electrically conductive filaments may have a diameter of 8 µm to 100 µm, preferably 8 µm to 50 µm, and more preferably 8 µm to 39 µm.
Площадь сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей может быть небольшой, предпочтительно менее или равной 25 мм2, позволяя встраивать его в удерживаемую рукой систему. Сетка, матрица или материал из электрически проводящих нитей может, например, иметь прямоугольную форму и размеры, равные 5 мм на 2 мм. Предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 10% до 50% площади нагревателя в сборе. Более предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 15 до 25% площади нагревателя в сборе.The area of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments can be small, preferably less than or equal to 25 mm 2 , allowing it to be incorporated into a hand held system. The grid, matrix or material of electrically conductive threads may, for example, have a rectangular shape and dimensions of 5 mm by 2 mm. Preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 10% to 50% of the area of the heater assembly. More preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 15 to 25% of the area of the heater assembly.
Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал. Подходящие материалы включают, помимо всего прочего: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов 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. Нити могут быть покрыты одним или несколькими изоляторами. Предпочтительными материалами для электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.The electrically conductive filaments may comprise any suitable electrically conductive material. Suitable materials include, but are not limited to: semiconductors such as doped ceramics, electrically "conductive" ceramics (such as, for example, molybdenum disilicide), carbon, graphite, metals, metal alloys, and composite materials made from ceramic material and metal material. Such composite materials may contain doped or undoped ceramics. Examples of suitable doped ceramics include doped silicon carbides. Examples of suitable metals include titanium, zirconium, tantalum and the platinum group metals. Examples of suitable metal alloys include stainless steel, constantan, nickel, cobalt, chromium, aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, tin, gallium, manganese - and ferrous alloys, as well as superalloys based on nickel, iron, cobalt, stainless steel, Timetal®, alloys based on iron and aluminum and alloys based on iron, manganese and aluminum. Timetal® is a registered trademark of Titanium Metals Corporation. The threads may be covered with one or more insulators. Preferred materials for electrically conductive filaments are 304, 316, 304L, and 316L stainless steel and graphite.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей элемента нагревателя предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей составляет от 0,5 до 3 Ом, а еще более предпочтительно — приблизительно 1 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление частей контакта. Это обеспечивает локализацию тепла, сгенерированного посредством прохождения тока через элемент нагревателя, на сетке или матрице электрически проводящих нитей. Низкое общее сопротивление элемента нагревателя является преимущественным, если система получает питание от батареи. Минимизация паразитных потерь между электрическими контактами и сеткой или нитями также является необходимой для минимизации паразитных потерь мощности. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на элемент нагревателя. Это обеспечивает быстрый нагрев элементом нагревателя электрически проводящих нитей до необходимой температуры. The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments of the heater element is preferably 0.3 to 4 ohms. More preferably, the electrical resistance of the grid, matrix, or material of electrically conductive filaments is between 0.5 and 3 ohms, and even more preferably about 1 ohm. The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments is preferably at least an order of magnitude and more preferably at least two orders of magnitude greater than the electrical resistance of the contact parts. This ensures that the heat generated by passing the current through the heater element is localized on a grid or matrix of electrically conductive filaments. The low overall resistance of the heater element is advantageous if the system is powered by a battery. Minimizing parasitic losses between the electrical contacts and the grid or filaments is also necessary to minimize parasitic power losses. The low resistance, high current system allows high power to be delivered to the heater element. This ensures that the electrically conductive filaments are rapidly heated by the heater element to the required temperature.
Первая и вторая части электрически проводящего контакта могут быть непосредственно прикреплены к электрически проводящим нитям. Части контакта могут быть расположены между электрически проводящими нитями и электрически изолирующим субстратом. Например, части контакта могут быть образованы из медной фольги, которая нанесена на изолирующий субстрат. Части контакта также могут быть более просто связаны с нитями, чем изолирующий субстрат.The first and second parts of the electrically conductive contact may be directly attached to the electrically conductive threads. The contact portions may be located between the electrically conductive filaments and the electrically insulating substrate. For example, the contact portions may be formed from copper foil which is deposited on an insulating substrate. The contact parts can also be more easily bonded to the threads than the insulating substrate.
В качестве альтернативы, первая и вторая части электрически проводящего контакта могут являться одним целым с электрически проводящими нитями. Например, элемент нагревателя может быть образован посредством травления проводящего листа для обеспечения множества нитей между двумя частями контакта.Alternatively, the first and second parts of the electrically conductive contact may be integral with the electrically conductive threads. For example, a heater element may be formed by etching a conductive sheet to provide a plurality of filaments between two contact portions.
Нагреватель в сборе может содержать по меньшей мере одну нить, выполненную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, выполненную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть выгодно по электрическим или механическим причинам. Например, одна или несколько нитей могут быть образованы из материала, сопротивление которого сильно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Это обеспечивает использование величины сопротивления нитей для определения температуры или изменений температуры. Это может быть использовано в системе обнаружения затяжки и для управления температурой нагревателя для ее поддержания в пределах необходимого температурного диапазона. The heater assembly may comprise at least one filament made from a first material and at least one filament made from a second material different from the first material. This may be advantageous for electrical or mechanical reasons. For example, one or more filaments may be formed from a material whose resistance varies greatly with temperature, such as an alloy of iron and aluminum. This ensures that the resistance value of the filaments is used to detect temperature or temperature changes. This can be used in a puff detection system and to control the temperature of the heater to keep it within the required temperature range.
Электрически изолирующий субстрат может содержать любой подходящий материал, и предпочтительно, чтобы этот материал был способен выдерживать высокие температуры (свыше 300oC) и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®.The electrically insulating substrate may comprise any suitable material, and it is preferred that this material be capable of withstanding high temperatures (above 300 ° C.) and rapid temperature changes. An example of a suitable material is a polyimide film such as Kapton®.
Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль.An aerosol-forming substrate is a substrate capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. Volatile compounds can be released by heating the aerosol-forming substrate.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которая при использовании способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре системы по существу устойчива к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.The aerosol-forming substrate may contain material of vegetable origin. The aerosol forming substrate may contain tobacco. The aerosol-forming substrate may comprise a tobacco-containing material containing volatile tobacco flavor compounds that are released from the aerosol-forming substrate upon heating. The aerosol forming substrate may alternatively comprise a non-tobacco material. The aerosol forming substrate may contain homogenized plant material. The aerosol forming substrate may comprise homogenized tobacco material. The aerosol generating substrate may contain at least one aerosol generating agent. The aerosol generating agent is any suitable known compound or mixture of compounds that, when used, promotes the formation of a dense and stable aerosol and, at the operating temperature of the system, is substantially resistant to thermal degradation. Suitable aerosol forming agents are well known in the art and include but are not limited to: polyhydric alcohols such as triethylene glycol, 1,3-butanediol and glycerin; esters of polyhydric alcohols such as glycerol mono-, di- or triacetate; and aliphatic esters of mono-, di- or polycarboxylic acids such as dimethyl dodecanedioate and dimethyl tetradecanedioate. Preferred aerosol forming agents are polyhydric alcohols or mixtures thereof, such as triethylene glycol, 1,3-butanediol, and most preferably glycerol. The aerosol forming substrate may contain other additives and ingredients such as flavoring agents.
Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей или других тонких трубок с каналами. Волокна или нити могут быть, в целом, выровнены для передачи жидкости на нагреватель. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество небольших каналов или трубок, через которые может транспортироваться жидкость за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов представляют собой губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спекшихся порошков, вспененный металлический или пластиковый материал, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетатцеллюлозные, полиэфирные, или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость с тем, чтобы использовать его с жидкостями с разными физическими свойствами. Жидкость имеет физические свойства, включая, помимо всего прочего, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярное устройство за счет капиллярного действия.The capillary material may have a fibrous or spongy structure. The capillary material preferably comprises a bundle of capillaries. For example, the capillary material may contain a plurality of fibers or filaments or other thin tubes with channels. The fibers or filaments may be generally aligned to transfer fluid to the heater. Alternatively, the capillary material may comprise a sponge-like or foam-like material. The structure of the capillary material forms many small channels or tubes through which liquid can be transported by capillary action. The capillary material may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials are sponge or foam material, ceramic or graphite based materials in the form of fibers or sintered powders, metal or plastic foam material, fibrous material, for example, made from twisted or extruded fibers such as cellulose acetate, polyester, or bonded polyolefin , polyethylene, terylene or polypropylene fibers, nylon fibers or ceramics. The capillary material may have any suitable capillarity and porosity so as to be used with liquids of different physical properties. A liquid has physical properties, including but not limited to, viscosity, surface tension, density, thermal conductivity, boiling point, and vapor pressure, that allow the liquid to be transported through a capillary device by capillary action.
Капиллярный материал может находиться в контакте с электрически проводящими нитями. Капиллярный материал может проходить внутри промежутков между нитями. Нагреватель в сборе может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь промежутков за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может находиться в контакте с электрически проводящими нитями по существу на всем протяжении отверстия.The capillary material may be in contact with electrically conductive filaments. The capillary material may pass within the spaces between the filaments. The heater assembly can draw the aerosol-forming liquid substrate into the interstices by capillary action. The capillary material may be in contact with the electrically conductive filaments for substantially the entire length of the opening.
Корпус может содержать два или более различных капиллярных материалов, при этом первый капиллярный материал, находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал эффективно действует как разделитель, отделяющий элемент нагревателя от второго капиллярного материала, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. В данном контексте «температура термического разложения» означает температуру, при которой материал начинает разлагаться и терять массу в результате образования газообразных продуктов. Второй капиллярный материал может преимущественно занимать больший объем, чем первый капиллярный материал, и может удерживать большее количество субстрата, образующего аэрозоль, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может иметь лучшие капиллярные свойства, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может являться менее дорогостоящим или иметь более высокую заполняемость, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может представлять собой полипропилен.The housing may contain two or more different capillary materials, wherein the first capillary material in contact with the heater element has a higher thermal decomposition temperature, and the second capillary material in contact with the first capillary material, but not in contact with the element heater, has a lower thermal decomposition temperature. The first capillary material effectively acts as a spacer separating the heater element from the second capillary material so that the second capillary material is not exposed to temperatures in excess of its thermal decomposition temperature. In this context, "thermal decomposition temperature" means the temperature at which the material begins to decompose and lose mass as a result of the formation of gaseous products. The second capillary material may advantageously occupy a larger volume than the first capillary material and may hold a greater amount of aerosol forming substrate than the first capillary material. The second capillary material may have better capillary properties than the first capillary material. The second capillary material may be less expensive or have a higher fillability than the first capillary material. The second capillary material may be polypropylene.
Первый капиллярный материал может отделять нагреватель в сборе от второго капиллярного материала расстоянием по меньшей мере 1,5 мм и предпочтительно от 1,5 до 2 мм с целью обеспечения достаточного снижения температуры за первым капиллярным материалом.The first capillary material may separate the heater assembly from the second capillary material by a distance of at least 1.5 mm and preferably 1.5 to 2 mm to provide sufficient temperature reduction downstream of the first capillary material.
Часть для хранения жидкости может быть расположена на первой стороне электрически проводящих нитей, а канал для потока воздуха расположен на противоположной стороне электрически проводящих нитей относительно части для хранения жидкости, так что поток воздуха после электрически проводящих нитей вовлекает испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль.The liquid storage part may be located on the first side of the electrically conductive filaments, and the air flow channel is located on the opposite side of the electrically conductive filaments relative to the liquid storage part, so that the air flow after the electrically conductive filaments entrains the vaporized liquid substrate forming an aerosol.
Система может дополнительно включать электрическую схему, соединенную с элементом нагревателя и электрическим источником питания; при этом электрическая схема выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления элемента нагревателя или одной или нескольких нитей элемента нагревателя и с возможностью управления подачей питания на элемент нагревателя от источника питания в зависимости от электрического сопротивления элемента нагревателя или, в частности, электрического сопротивления одной или нескольких нитей.The system may further include an electrical circuit connected to the heater element and an electrical power source; wherein the electrical circuit is configured to control the electrical resistance of the heater element or one or more filaments of the heater element and to control the power supply to the heater element from the power source depending on the electrical resistance of the heater element or, in particular, the electrical resistance of one or more filaments.
Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную микросхему (ASIC) или другую электронную схему, способную осуществлять управление. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагреватель. Питание может подаваться на элемент нагревателя непрерывно после активации системы или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на элемент нагревателя в виде импульсов электрического тока.The circuitry may comprise a microprocessor, which may be a programmable microprocessor, microcontroller, or application specific integrated circuit (ASIC) or other electronic circuit capable of control. The electrical circuit may contain additional electronic components. The electrical circuitry may be configured to control the power supply to the heater. Power may be supplied to the heater element continuously after activation of the system, or may be supplied intermittently, such as from puff to puff. Power may be supplied to the heater element in the form of electrical current pulses.
Система преимущественно содержит источник питания, как правило, батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея, внутри главной части корпуса. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может требовать перезарядки и может обладать емкостью, позволяющей накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов курения. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы позволить непрерывно генерировать аэрозоль в течение приблизительно шести минут, что соответствует типичному времени выкуривания традиционной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы обеспечить возможность осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.The system advantageously comprises a power source, typically a battery such as a lithium iron phosphate battery, within the main housing portion. Alternatively, the power supply may be another type of charge storage device, such as a capacitor. The power supply may need to be recharged and may have the capacity to store enough energy for one or more smoking sessions. For example, the power supply may have sufficient capacity to allow the aerosol to be continuously generated for about six minutes, which corresponds to the typical smoking time of a traditional cigarette, or for a period of multiples of six minutes. In another example, the power supply may have sufficient capacity to allow for a given number of puffs or individual heater activations.
Система может включать главный блок и картридж, который соединен с возможностью съема с главным блоком, при этом часть для хранения жидкости и нагреватель в сборе обеспечены в картридже и главный блок содержит источник питания. В данном контексте картридж, «соединенный с возможностью съема» с устройством, означает, что картридж и устройство могут быть соединены и отсоединены друг от друга без значительного повреждения как устройства, так и картриджа.The system may include a main unit and a cartridge that is removably coupled to the main unit, wherein a liquid storage portion and a heater assembly are provided in the cartridge, and the main unit contains a power source. In this context, a cartridge "removably coupled" to a device means that the cartridge and device can be connected and detached from each other without significant damage to both the device and the cartridge.
Система может представлять собой электрически управляемую курительную систему. Система может представлять собой удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.The system may be an electrically controlled smoking system. The system may be a hand-held aerosol generating system. The aerosol generating system may be of a size comparable to that of a traditional cigar or cigarette. The smoking system may have an overall length of from about 30 mm to about 150 mm. The smoking system may have an outer diameter of from about 5 mm to about 30 mm.
Во втором аспекте предоставлен проницаемый для жидкости электрический нагреватель в сборе, содержащий: электрически изолирующий субстрат, отверстие, образованное в электрически изолирующем субстрате; и элемент нагревателя заполняет отверстие и имеет первую внешнюю поверхность, прикрепленную к электрически изолирующему субстрату, и элемент нагревателя содержит несколько электрически проводящих нитей, соединенных с первой и второй частями электрически проводящего контакта, первая и вторая части электрически проводящего контакта расположены на противоположных сторонах отверстия относительно друг друга, при этом первая и вторая части электрически проводящего контакта выполнены с возможностью обеспечения возможности контакта с внешним источником питания.In a second aspect, a liquid-permeable electrical heater assembly is provided, comprising: an electrically insulating substrate; an opening formed in the electrically insulating substrate; and the heater element fills the hole and has a first outer surface attached to the electrically insulating substrate, and the heater element contains several electrically conductive threads connected to the first and second parts of the electrically conductive contact, the first and second parts of the electrically conductive contact are located on opposite sides of the hole relative to each other another, wherein the first and second parts of the electrically conductive contact are configured to allow contact with an external power source.
В третьем аспекте предоставлен способ изготовления проницаемого для жидкости электрического нагревателя в сборе, подходящего для применения в системе, генерирующей аэрозоль, включающий:In a third aspect, a method is provided for making a liquid-permeable electrical heater assembly suitable for use in an aerosol generating system, comprising:
обеспечение электрически изолирующего субстрата;providing an electrically insulating substrate;
образование одного или нескольких отверстий в субстрате;the formation of one or more holes in the substrate;
обеспечение элемента нагревателя на субстрате, заполняющего одно или несколько отверстий, при этом элемент нагревателя содержит множество электрически проводящих нитей и по меньшей мере две части электрически проводящего контакта на противоположных сторонах одного или нескольких отверстий относительно друг друга.providing a heater element on the substrate that fills one or more holes, wherein the heater element contains a plurality of electrically conductive threads and at least two parts of an electrically conductive contact on opposite sides of one or more holes relative to each other.
В четвертом аспекте предоставлен способ изготовления множества проницаемых для жидкости электрических нагревателей в сборе, подходящих для применения в системе, генерирующей аэрозоль, включающий:In a fourth aspect, a method is provided for manufacturing a plurality of liquid-permeable electrical heater assemblies suitable for use in an aerosol generating system, comprising:
обеспечение электрически изолирующего субстрата;providing an electrically insulating substrate;
образование множества отверстий в субстрате;the formation of many holes in the substrate;
обеспечение множества частей электрически проводящего контакта на субстрате на противоположных сторонах каждого из множества отверстий относительно друг друга;providing a plurality of pieces of electrically conductive contact on the substrate on opposite sides of each of the plurality of holes relative to each other;
обеспечение множества электрически проводящих нитей на субстрате, проходящем между частями электрически проводящего контакта поперек каждого из множества отверстий, для обеспечения матрицы нагревателей в сборе;providing a plurality of electrically conductive filaments on a substrate extending between the electrically conductive contact portions across each of the plurality of apertures to provide a heater array assembly;
выделение множества отдельных нагревателей в сборе из матрицы нагревателей в сборе, при этом каждый нагреватель в сборе включает одно из отверстий.separating a plurality of individual heater assemblies from a matrix of heater assemblies, each heater assembly including one of the apertures.
Электрически изолирующий субстрат может являться гибким листовым материалом. Части электрически проводящего контакта и электрически проводящие нити могут быть образованы в качестве одного целого.The electrically insulating substrate may be a flexible sheet material. The electrically conductive contact portions and the electrically conductive filaments may be formed as one.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении нагревателя в сборе в первом аспекте изобретения, могут быть в равной степени применены и к нагревателю в сборе второго аспекта изобретения.The features described in relation to one aspect can be equally applied to other aspects of the invention. In particular, the features described with respect to the heater assembly in the first aspect of the invention can be equally applied to the heater assembly of the second aspect of the invention.
В данном контексте «электрически проводящий» означает образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1x10-4 Ом·м или меньше. В данном контексте «электрически изолирующий» означает образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1x104 Ом·м или больше. Варианты осуществления изобретения будут далее описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:In this context, "electrically conductive" means formed from a material having a resistivity of 1×10 -4 ohm·m or less. In this context, "electrically insulating" means formed from a material having a resistivity of 1× 10 4 ohm·m or more. Embodiments of the invention will now be described solely by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации системы, включающей картридж, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 1a-1d show schematic illustrations of a system including a cartridge, in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 2 показана схематическая иллюстрация механизма фиксации для мундштучной части системы, показанной на фиг. 1;in fig. 2 is a schematic illustration of the locking mechanism for the mouthpiece of the system shown in FIG. one;
на фиг. 3 показан покомпонентный вид картриджа, показанного на фиг. 1a-1d;in fig. 3 is an exploded view of the cartridge shown in FIG. 1a-1d;
на фиг. 4 показан покомпонентный вид альтернативного картриджа для применения в системе, как показано на фиг. 1a-1d;in fig. 4 is an exploded view of an alternative cartridge for use in the system as shown in FIG. 1a-1d;
на фиг. 5a показан вид снизу в перспективе картриджа, показанного на фиг. 2;in fig. 5a is a bottom perspective view of the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 5b показан вид сверху в перспективе картриджа, показанного на фиг. 2, с удаленным покрытием;in fig. 5b is a top perspective view of the cartridge shown in FIG. 2, with the coating removed;
на фиг. 6 показан подробный вид нагревателя в сборе, использующегося в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 6 is a detailed view of the heater assembly used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 7 показан подробный вид альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 7 is a detailed view of an alternative heater assembly that may be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 8 показан подробный вид дополнительного альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 8 is a detailed view of an optional alternative heater assembly that can be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 9 показан подробный вид еще одного дополнительного альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 9 is a detailed view of another additional alternative heater assembly that can be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 10 показан подробный вид альтернативного механизма для осуществления электрического контакта между устройством и нагревателем в сборе;in fig. 10 shows a detailed view of an alternative mechanism for making electrical contact between the device and the heater assembly;
на фиг. 11a-11b проиллюстрированы некоторые формы корпуса картриджа, которые могут быть использованы для обеспечения правильного выравнивания картриджа в устройстве; in fig. 11a-11b illustrate some forms of cartridge housing that can be used to ensure proper alignment of the cartridge in the device;
на фиг. 12a показан подробный вид нитей нагревателя, на котором показан мениск жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями;in fig. 12a is a detailed view of the heater filaments showing the meniscus of the aerosol forming liquid substrate between the filaments;
на фиг. 12b показан подробный вид нитей нагревателя, на котором показан мениск жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями и капиллярный материал, проходящий между нитями;in fig. 12b is a detailed view of the heater filaments showing a meniscus of aerosol forming liquid substrate between the filaments and capillary material passing between the filaments;
на фиг. 13a, 13b и 13c проиллюстрированы альтернативные способы изготовления нагревателя в сборе в соответствии с изобретением; иin fig. 13a, 13b and 13c illustrate alternative methods of making a heater assembly in accordance with the invention; and
на фиг. 14 проиллюстрирована альтернативная конструкция части для хранения жидкости, включающей нагреватель в сборе.in fig. 14 illustrates an alternative construction of a liquid storage portion including a heater assembly.
На фиг. 15a и 15b проиллюстрированы дополнительные альтернативные варианты осуществления части для хранения жидкости, включающей нагреватель в сборе.In FIG. 15a and 15b illustrate additional alternative embodiments of a liquid storage portion including a heater assembly.
На фиг. 16 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления ориентации потока воздуха и картриджа относительно устройства, генерирующего аэрозоль.In FIG. 16 illustrates an alternate embodiment of airflow and cartridge orientation relative to the aerosol generating device.
На фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации системы, генерирующей аэрозоль, включающей картридж, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На фиг. 1a показан схематический вид устройства 10, генерирующего аэрозоль, и отдельного картриджа 20, которые вместе образуют систему, генерирующую аэрозоль. В данном примере система, генерирующая аэрозоль, является электрически управляемой курительной системой.In FIG. 1a-1d show schematic illustrations of an aerosol generating system including a cartridge, in accordance with an embodiment of the invention. In FIG. 1a shows a schematic view of an
Картридж 20 содержит субстрат, образующий аэрозоль, и выполнен с возможностью вмещения в полость 18 внутри устройства. Картридж 20 должен быть выполнен с возможностью замены пользователем, если субстрат, образующий аэрозоль, обеспеченный в картридже, исчерпан. На фиг. 1a показан картридж 20 сразу перед вставкой в устройство, при этом стрелка 1, показанная на фиг. 1a, указывает на направление вставки картриджа.The
Устройство 10, генерирующее аэрозоль, является портативным и имеет размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Устройство 10 содержит главную часть 11 и мундштучную часть 12. Главная часть 11 содержит батарею 14, такую как литий-железо-фосфатная батарея, управляющую электронику 16 и полость 18. Мундштучная часть 12 соединена с главной частью 11 посредством шарнирного соединения 21 и может перемещаться между открытым положением, как показано на фиг. 1, и закрытым положением, как показано на фиг. 1d. Мундштучная часть 12 расположена в открытом положении для обеспечения вставки и удаления картриджей 20 и расположена в закрытом положении, когда система должна быть использована для генерирования аэрозоля, как будет описано. Мундштучная часть содержит множество впускных отверстий 13 для воздуха и выпускное отверстие 15. При использовании, пользователь делает затяжку со стороны выпускного отверстия для втягивания воздуха сквозь впускные отверстия 13 для воздуха через мундштучную часть в выпускное отверстие 15 и впоследствии в рот или легкие пользователя. Внутренние перегородки 17 обеспечены для того, чтобы вынуждать воздух протекать через мундштучную часть 12 мимо картриджа, как будет описано.The
Полость 18имеет круглое поперечное сечение и такой размер, чтобы вмещать корпус 24 картриджа 20. Электрические соединители 19 обеспечены по сторонам полости 18 для обеспечения электрического соединения между управляющей электроникой 16 и батареей 14 и соответствующими электрическими контактами на картридже 20.The
На фиг. 1b показана система, показанная на фиг. 1a, со вставленным в полость 18 картриджем и удаленным покрытием 26. В данном положении электрические соединители находятся напротив электрических контактов на картридже, как будет описано.In FIG. 1b shows the system shown in FIG. 1a with the cartridge inserted into
На фиг. 1c показана система, показанная на фиг. 1b, с полностью удаленным покрытием 26 и перемещенной в закрытое положение мундштучной частью 12.In FIG. 1c shows the system shown in FIG. 1b with the
На фиг. 1d показана система, показанная на фиг. 1c, с находящейся в закрытом положении мундштучной частью 12. Мундштучная часть 12 удерживается в закрытом положении механизмом фиксации, как схематически проиллюстрировано на фиг. 2. На фиг. 2 проиллюстрирована главная часть 11 и мундштучная часть 12, соединенные посредством шарнирного соединения 21. Мундштучная часть 12 содержит проходящий вовнутрь зуб 8. Когда мундштучная часть находится в закрытом положении, зуб 8 зацепляет фиксатор 6 на главной части устройства. Фиксатор 6 смещается пружиной 5 смещения для зацепления зуба 8. Кнопка 4 прикрепляется к фиксатору 6. Кнопка 4 может быть нажата пользователем в противоположность действию пружины 5 смещения для высвобождения зуба 8 из фиксатора 6, что позволяет мундштучной части перемещаться в открытое положение. Теперь специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы другие подходящие механизмы для удерживания мундштука в закрытом положении, такие как защелкивающееся соединение или магнитный затвор.In FIG. 1d shows the system shown in FIG. 1c with the
Мундштучная часть 12 в закрытом положении удерживает картридж в электрическом контакте с электрическими соединителями 19, так что при использовании поддерживается хорошее электрическое соединение независимо от ориентации системы. Мундштучная часть 12 может включать кольцевой эластомерный элемент, который контактирует с поверхностью картриджа и сжимается между жестким элементом корпуса мундштука и картриджем, когда мундштучная часть 12 находится в закрытом положении. Это обеспечивает поддержание хорошего электрического соединения несмотря на допуски на изготовление.The
Конечно, в качестве альтернативы или дополнения могут быть использованы другие механизмы для поддержания хорошего электрического соединения между картриджем и устройством. Например, корпус 24 картриджа 20 может быть оснащен резьбой или канавкой (не проиллюстрированной), которая входит в зацепление с соответствующей канавкой или резьбой (не проиллюстрировано), образованную в стенке полости 18. Резьбовое соединение между картриджем и устройством может быть использовано для обеспечения правильного вращательного выравнивания, а также удерживания картриджа в полости и обеспечения хорошего электрического соединения. Резьбовое соединение может распространяться только на половину оборота или меньше картриджа или может распространяться на несколько оборотов. В качестве альтернативы или дополнения, электрические соединители 19 могут быть смещены для обеспечения контакта с контактами на картридже, как будет описано со ссылкой на фиг. 8.Of course, alternative or additional mechanisms may be used to maintain a good electrical connection between cartridge and device. For example, the
На фиг. 3 показан покомпонентный вид картриджа 20. Картридж 20 содержит, в целом, круглый цилиндрический корпус 24, который имеет размер и форму, выбранные для вмещения в полость 18. Корпус содержит капиллярный материал 22, который пропитан жидким субстратом, образующим аэрозоль. В данном примере субстрат, образующий аэрозоль, содержит 39% по весу глицерина, 39% по весу пропиленгликоля, 20% по весу воды и ароматизаторов и 2% по весу никотина. Капиллярный материал является материалом, который активно передает жидкость от одного конца к другому, и может быть изготовлен из любого подходящего материала. В данном примере капиллярный материал образован из полиэфира. In FIG. 3 shows an exploded view of
Корпус имеет открытый конец, к которому прикрепляется нагреватель в сборе 30. Нагреватель в сборе 30 содержит субстрат 34, имеющий отверстие 35, образованное в нем, пару электрических контактов 32, прикрепленных к субстрату и отделенных друг от друга зазором 33, и множество электрически проводящих нитей 36 нагревателя, заполняющих отверстие и прикрепленных к электрическим контактам на противоположных сторонах отверстия 35. The housing has an open end to which a
Нагреватель в сборе 30 покрыт съемным покрытием 26. Покрытие содержит непроницаемый для жидкости лист пластмассы, который приклеен к нагревателю в сборе, но который может быть легко снят. Выступ обеспечен на стороне покрытия для обеспечения пользователю возможности взяться за покрытие при его снятии. Теперь специалисту в данной области техники будет очевидно, что несмотря на то, что приклеивание описано в качестве способа крепления непроницаемого листа пластмассы к нагревателю в сборе, могут быть использованы другие способы, известные специалистам в данной области техники, включая тепловую склейку или ультразвуковую сварку, при условии, что покрытие может быть легко удалено потребителем.The
На фиг. 4 показан покомпонентный вид альтернативного приведенного в качестве примера картриджа. Картридж, показанный на фиг. 4, имеет такие же размер и форму, что и картридж, показанный на фиг. 3, и имеет такой же корпус и нагреватель в сборе. Тем не менее, капиллярный материал внутри картриджа, показанного на фиг. 4, отличается от капиллярного материала, показанного на фиг. 3. Картридж, показанный на фиг. 4, содержит два отдельных капиллярных материала 27, 28. Диск первого капиллярного материала 27 обеспечен для контакта с элементом 36, 32 нагревателя при использовании. Большая часть второго капиллярного материала 28 обеспечена на противоположной стороне первого капиллярного материала 27 относительно нагревателя в сборе. Как первый капиллярный материал, так и второй капиллярный материал удерживают жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Первый капиллярный материал 27, который находится в контакте с элементом нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения (по меньшей мере 160oC или выше, такую как приблизительно 250 oC), чем второй капиллярный материал 28. Первый капиллярный материал 27 эффективно действует как разделитель, отделяющий элемент 36, 32 нагревателя от второго капиллярного материала 28, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. Перепад температур в первом капиллярном материале таков, что второй капиллярный материал подвергается воздействию температур ниже его температуры теплового разложения. Второй капиллярный материал 28 может быть выбран таким образом, чтобы обладать лучшими капиллярными свойствами, чем первый капиллярный материал 27, может удерживать больше жидкости на единицу объема, чем первый капиллярный материал, и может быть дешевле первого капиллярного материала. В данном примере первый капиллярный материал представляет собой теплостойкий материал, такой как стеклопластик или материал, содержащий стеклопластик, и второй капиллярный материал представляет собой полимер, такой как подходящий капиллярный материал. Приведенные в качестве примера подходящие капиллярные материалы включают капиллярные материалы, обсужденные в данном документе, и в альтернативных вариантах осуществления могут включать полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полиэтилентерефталат (PET).In FIG. 4 is an exploded view of an alternative exemplary cartridge. The cartridge shown in Fig. 4 has the same size and shape as the cartridge shown in FIG. 3 and has the same housing and heater assembly. However, the capillary material inside the cartridge shown in FIG. 4 differs from the capillary material shown in FIG. 3. The cartridge shown in FIG. 4 comprises two separate
На фиг. 5a показан вид снизу в перспективе картриджа, показанного на фиг. 3. Как показано на фиг. 5a, нагреватель в сборе проходит в боковой плоскости и проходит в сторону за пределы корпуса 24, так что нагреватель в сборе образует фланец вокруг верхней части корпуса 24. Открытые части электрических контактов 32 обращены в направлении вставки картриджа, так что, когда картридж полностью вставлен в полость 18, открытые части контактов 32 находятся в контакте с электрическими соединителями 19. Выступ, обеспеченный на стороне покрытия 26 для обеспечения пользователю возможности взяться за покрытие при его снятии, может быть хорошо виден. На фиг. 5a также проиллюстрирована задающая часть 25, образованная на основании картриджа для обеспечения правильной ориентации картриджа в полости устройства. Задающая часть 25 является частью корпуса 24, изготовленного методом литья под давлением, и выполнена с возможностью вмещения в соответствующий паз (не проиллюстрированный) в основании полости 18. После вмещения задающей части 25 в паз в полости, контакты 32 выравниваются с соединителями 19.In FIG. 5a is a bottom perspective view of the cartridge shown in FIG. 3. As shown in FIG. 5a, the heater assembly extends laterally and sideways outside of the
На фиг. 5b показан вид сверху в перспективе картриджа, показанного на фиг. 3, с удаленным покрытием. Нити 36 нагревателя являются открытыми в отверстии 35 в субстрате 34, так что испаренный субстрат, образующий аэрозоль, может выходить в поток воздуха через нагреватель в сборе. In FIG. 5b is a top perspective view of the cartridge shown in FIG. 3, with the coating removed. The
Корпус 24 образован из термопласта, такого как полипропилен. Нагреватель в сборе 30 приклеен к корпусу 24 в данном примере. Тем не менее, существует несколько возможных способов сборки и заполнения картриджа.
Корпус картриджа может быть образован посредством литья под давлением. Капиллярные материалы 22, 27, 28 могут быть образованы посредством отрезания подходящих длин капиллярного материала от длинного стержня капиллярных волокон. Нагреватель в сборе может быть собран с использованием процесса, как описано со ссылкой на фиг. 13a, 13b и 13c. В одном варианте осуществления сборка картриджа осуществляется следующим образом: сначала в корпус 24 вставляется один или несколько капиллярных материалов 22, 27, 28. Затем заданный объем жидкого субстрата, образующего аэрозоль, вводится в корпус 24 и впитывается капиллярными материалами. Затем нагреватель в сборе 30 проталкивается в направлении открытого конца корпуса и прикрепляется к корпусу 24 посредством приклеивания, сварки, тепловой склейки, ультразвуковой сварки или других способов, которые теперь будут очевидны специалисту в данной области техники. Температура корпуса предпочтительно удерживается ниже 160oC во время любой операции уплотнения для предотвращения нежелательного удаления летучих соединений из субстрата, образующего аэрозоль. Капиллярный материал после разрезания может иметь такую длину, чтобы проходить наружу открытого конца корпуса 24 до тех пор, пока он не будет сжат нагревателем в сборе. Это способствует транспортировке субстрата, образующего аэрозоль, в промежутки элемента нагревателя при использовании.The cartridge body may be formed by injection molding.
В другом варианте осуществления вместо прижатия нагревателя в сборе 30 к корпусу 24, а затем уплотнения, нагреватель в сборе и открытый конец корпуса могут быть сначала подвергнуты быстрому нагреву, а затем прижаты друг к другу для связывания нагревателя в сборе 30 и корпуса 24. In another embodiment, instead of pressing the
Также возможным является объединение нагревателя в сборе 30 и корпуса 24 перед заполнением корпуса субстратом, образующим аэрозоль, а затем введение субстрата, образующего аэрозоль, внутрь корпуса 24. В данном случае нагреватель в сборе может быть прикреплен к картриджу с использованием любых описанных способов. Нагреватель в сборе или корпус затем прокалывается с использованием полой иглы и субстрат, образующий аэрозоль, вводится в капиллярный материал 22, 27, 28. Любое отверстие, выполненное полой иглой, затем уплотняется посредством тепловой склейки или с использованием уплотнительной ленты.It is also possible to combine
На фиг. 6 показана иллюстрация первого нагревателя в сборе 30 в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе содержит сетку, образованную из нержавеющей стали марки 304L, с размером сетки приблизительно 400 меш по стандарту США (приблизительно 400 нитей на дюйм). Нити имеют диаметр приблизительно 16 мкм. Сетка соединена с электрическими контактами 32, которые отделены друг от друга зазором 33 и образованы из медной фольги, имеющей толщину приблизительно 30 мкм. Электрические контакты 32 обеспечены на полиимидном субстрате 34, имеющем толщину приблизительно 120 мкм. Нити, образующие сетку, образуют промежутки между нитями. Промежутки в данном примере имеют ширину приблизительно 37 мкм, хотя могут быть использованы большие или меньшие промежутки. Использование сетки с данными приблизительными размерами обеспечивает возможность образования в промежутках мениска субстрата, образующего аэрозоль, и втягивания сеткой нагревателя в сборе субстрата, образующего аэрозоль, за счет капиллярного действия. Открытая площадь сетки, т.е. отношение площади промежутков к общей площади сетки, преимущественно составляет от 25 до 56%. Общее сопротивление нагревателя в сборе составляет приблизительно 1 Ом. Сетка предоставляет значительную часть данного сопротивления, так что большая часть тепла производится сеткой. В данном примере сетка имеет электрическое сопротивление, которое более чем в 100 раз превышает электрическое сопротивление электрических контактов 32.In FIG. 6 shows an illustration of a
Субстрат 34 является электрически изолирующим и в данном примере образован из полиимидного листа, имеющего толщину приблизительно 120 мкм. Субстрат имеет круглую форму и диаметр 8 мм. Сетка имеет прямоугольную форму и длину сторон 5 мм и 2 мм. Данные размеры предоставляют возможность выполнения полной системы, имеющей размер и форму, подобные традиционной сигарете или сигаре. Другим примером размеров, которые были признаны эффективными, являются круглый субстрат диаметром 5 мм и прямоугольная сетка размером 1 мм x 4 мм.
На фиг. 7 показана иллюстрация альтернативного приведенного в качестве примера нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 7, является подобным показанному на фиг. 6, но сетка 36 заменена матрицей параллельных электрически проводящих нитей 37. Матрица нитей 37 образована из нержавеющей стали марки 304L и имеет диаметр приблизительно 16 мкм. Субстрат 34 и медный контакт 32 являются такими же, как описано со ссылкой на фиг. 6.In FIG. 7 is an illustration of an alternative exemplary heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 7 is similar to that shown in FIG. 6, but the
На фиг. 8 показана иллюстрация еще одного альтернативного нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 8, является подобным показанному на фиг. 7, но в нагревателе в сборе, показанном на фиг. 8, нити 37 связаны непосредственно с субстратом 34 и контакты 32 затем связаны с нитями. Как и раньше, контакты 32 отделены друг от друга изолирующим зазором 33 и образованы из медной фольги, имеющей толщину приблизительно 30 мкм. Подобная компоновка нитей субстрата и контактов может быть использована для нагревателя сеточного типа, как показано на фиг. 6. Наличие контактов в качестве крайнего слоя может являться благоприятным для обеспечения надежного электрического контакта с источником питания.In FIG. 8 shows an illustration of yet another alternative heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 8 is similar to that shown in FIG. 7, but in the heater assembly shown in FIG. 8, strands 37 are bonded directly to
На фиг. 9 показана иллюстрация альтернативного нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 9, содержит множество нитей 38 нагревателя, которые вместе с электрическими контактами 39 образуют одно целое. Как нити, так и электрические контакты образованы из фольги из нержавеющей стали, которая протравливается для образования нитей 38. Контакты 39 отделены зазором 33 за исключением тех случаев, когда соединены нитями 38. Фольга из нержавеющей стали обеспечена на полиимидном субстрате 34. Нити 38 снова предоставляют значительную часть данного сопротивления, так что большая часть тепла производится нитями. В данном примере нити 38 имеют электрическое сопротивление, которое более чем в 100 раз превышает электрическое сопротивление электрических контактов 39.In FIG. 9 shows an illustration of an alternative heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 9 comprises a plurality of
В картридже, показанном на фиг. 3, 4 и 5, контакты 32 и нити 36, 38 расположены между слоем 34 субстрата и корпусом 24. Тем не менее, возможной является установка нагревателя в сборе на корпусе картриджа иным образом, чтобы полиимидный субстрат был расположен непосредственно рядом с корпусом 24. На фиг. 10 проиллюстрирована компоновка данного типа. На фиг. 10 показан нагреватель в сборе, содержащий сетку 56 из нержавеющей стали, прикрепленную к контактам 52 из медной фольги. Медные контакты 52 прикреплены к полиимидному субстрату 54. Отверстие 55 образовано в полиимидном субстрате 54. Полиимидный субстрат приварен к корпусу 24 картриджа. Капиллярный материал 22, пропитанный субстратом, образующим аэрозоль, заполняет корпус и проходит через отверстие для контакта с сеткой 55. Как показано, картридж вмещается в главную часть 11 устройства и удерживается между электрическими соединителями 59 и мундштучной частью 12. В данном варианте осуществления для электрического соединения электрических соединителей 59 с контактами 52 соединители 59 выполнены с возможностью прокалывания полиимидного субстрата 54, как показано. Электрические соединители выполнены с заостренными концами и вступают в контакт с нагревателем в сборе под действием пружин 57. Может быть выполнено предварительное прорезание полиимидного субстрата для обеспечения хорошего электрического контакта или на нем могут быть обеспечены отверстия, так что прокалывание субстрата может не являться необходимым. Пружины 57 также обеспечивают поддержание хорошего электрического контакта между контактами 52 и соединителями 59 независимо от ориентации системы в отношении гравитации.In the cartridge shown in Fig. 3, 4, and 5, pins 32 and
Одно из средств обеспечения правильной ориентации картриджа 20 в полости 18 устройства было описано со ссылкой на фиг. 5a и 5b. Задающая часть 25 может быть образована в качестве части формованного корпуса 24 картриджа для обеспечения правильной ориентации. Тем не менее, очевидно, что возможны другие способы обеспечения правильной ориентации картриджа. В частности, если корпус изготовлен методом литья под давлением, существуют практически неограниченные возможности в отношении формы картриджа. После выбора необходимого внутреннего объема картриджа, форма картриджа может быть выполнена таким образом, чтобы подходить под любую полость. На фиг. 11a показан базовый вид одного возможного корпуса 70 картриджа, который обеспечивает ориентацию картриджа в двух возможных ориентациях. Корпус 70 картриджа включает две симметрично расположенные канавки 72. Канавки могут проходить частично или полностью вверх по стороне корпуса 70. Соответствующие ребра (не проиллюстрированные) могут быть образованы на стенках полости устройства, так что картридж может быть вмещен в полость только с двумя возможными ориентациями. В варианте осуществления, показанном на фиг. 11a, возможным является наличие лишь одного ребра в полости, так что одна из канавок 72 не заполняется ребром и может быть использована в качестве канала для потока воздуха внутри устройства. Конечно, возможным является ограничение картриджа одной ориентацией внутри полости посредством обеспечения только одной канавки в корпусе. Это проиллюстрировано на фиг. 11b, на которой показан корпус 74 картриджа с одной канавкой 76.One means of ensuring the correct orientation of the
Несмотря на то, что в описанных вариантах осуществления имеются картриджи с корпусами, имеющими по существу круглое поперечное сечение, возможным конечно же является образование корпусов картриджа других форм, таких как прямоугольное поперечное сечение или треугольное поперечное сечение. Данные формы корпуса обеспечат необходимую ориентацию внутри полости соответствующей формы для обеспечения электрического соединения между устройством и картриджем.While cartridges with bodies having a substantially circular cross section are available in the embodiments described, it is of course possible to form cartridge bodies of other shapes, such as a rectangular cross section or a triangular cross section. These body shapes will provide the necessary orientation within the appropriately shaped cavity to provide an electrical connection between the device and the cartridge.
Капиллярный материал 22 преимущественно ориентирован в корпусе 24 таким образом, чтобы передавать жидкость на нагреватель в сборе 30. После сборки картриджа нити 36, 37, 38 нагревателя могут находиться в контакте с капиллярным материалом 22 и, следовательно, субстрат, образующий аэрозоль, может передаваться непосредственно на сеточный нагреватель. На фиг. 12a показан подробный вид нитей 36 нагревателя в сборе, на котором показан мениск 40 жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями 36 нагревателя. Как показано, субстрат, образующий аэрозоль, находится в контакте с большей частью поверхности каждой нити, так что большая часть тепла, сгенерированного нагревателем в сборе, проходит непосредственно в субстрат, образующий аэрозоль. В отличие от этого, в традиционных нагревателях в сборе с фитилем и катушкой лишь небольшая часть проволоки нагревателя находится в контакте с субстратом, образующим аэрозоль. На фиг. 12b показан подробный вид, подобный показанному на фиг. 12a, на котором показан пример капиллярного материала 27, который проходит внутрь промежутков между нитями 36. Капиллярный материал 27 является первым капиллярным материалом, показанным на фиг. 4. Как показано, транспортировка жидкости на нити может быть обеспечена посредством обеспечения капиллярного материала, содержащего тонкие нити волокон, которые проходят внутрь промежутков между нитями 36.The
При использовании нагреватель в сборе работает путем резистивного нагрева. Ток проходит через нити 36, 37, 38 под управлением управляющей электроники 16 для нагрева нитей до необходимого температурного диапазона. Сетка или матрица нитей имеет значительно более высокое электрическое сопротивление, чем электрические контакты 32 и электрические соединители 19, так что высокие температуры локализуются на нитях. Система может быть выполнена с возможностью генерирования тепла посредством обеспечения электрического тока на нагреватель в сборе в ответ на затяжку пользователем или может быть выполнена с возможностью непрерывного генерирования тепла, пока устройство находится во «включенном» состоянии. Различные материалы для нитей могут подходить для различных систем. Например, в непрерывно нагреваемой системе подходящими являются графитовые нити, поскольку они имеют относительно низкую удельную теплоемкость и совместимы с нагревом с использованием низкого тока. В системе, активируемой при затяжке, в которой тепло генерируется кратковременными вспышками с использованием импульсов высокого тока, нити из нержавеющей стали, имеющие высокую удельную теплоемкость, могут являться более подходящими.In use, the heater assembly works by resistive heating. Current passes through the
В системе, активируемой при затяжке, устройство может содержать датчик затяжки, выполненный с возможностью обнаружения того, что пользователь втягивает воздух через мундштучную часть. Датчик затяжки (не проиллюстрированный) соединен с управляющей электроникой 16 и управляющая электроника 16 выполнена с возможностью подачи тока на нагреватель в сборе 30 только при определении того, что пользователь осуществляет затяжку из устройства. Любой подходящий датчик потока воздуха может быть использован в качестве датчика затяжки, например, микрофон.In a puff-activated system, the device may include a puff sensor configured to detect that the user is drawing air through the mouthpiece. A puff sensor (not illustrated) is coupled to control
В возможном варианте осуществления изменения сопротивления одной или нескольких нитей 36, 38 или элемента нагревателя в целом могут быть использованы для обнаружения изменения температуры элемента нагревателя. Это может быть использовано для регулировки питания, подаваемого на элемент нагревателя, для обеспечения того, чтобы он оставался в пределах необходимого температурного диапазона. Резкие изменения температуры могут также использоваться в качестве показателей для обнаружения изменений потока воздуха после элемента нагревателя в результате затяжки пользователем из системы. Одна или несколько нитей могут являться специально предназначенными температурными датчиками и могут быть образованы из материала, имеющего подходящий для данной цели температурный коэффициент сопротивления, такого как сплав железа и алюминия, Ni-Cr, платина, вольфрам или проволока из сплавов.In an exemplary embodiment, changes in the resistance of one or
Поток воздуха через мундштучную часть при использовании системы проиллюстрирован на фиг. 1d. Мундштучная часть включает внутренние перегородки 17, которые в качестве одного целого сформованы с внешними стенками мундштучной части и обеспечивают поток воздуха через нагреватель в сборе 30 на картридж, где испаряется субстрат, образующий аэрозоль, при втягивании воздуха из впускных отверстий 13 в выпускное отверстие 15. По мере прохождения воздуха через нагреватель в сборе испаренный субстрат вовлекается в поток воздуха и охлаждается для образования аэрозоля перед выходом из выпускного отверстия 15. Соответственно, при использовании субстрат, образующий аэрозоль, по мере испарения проходит через нагреватель в сборе посредством прохождения через промежутки между нитями 36, 37, 38.The flow of air through the mouthpiece when using the system is illustrated in FIG. 1d. The mouthpiece includes
Существует ряд возможностей в отношении изготовления и материалов нагревателя в сборе. На фиг. 13a показана схематическая иллюстрация первого способа изготовления нагревателя в сборе. Ряд отверстий 82 предоставляется в рулоне полиимидной пленки 80. Отверстия 82 могут быть образованы посредством штамповки. Полосы медной фольги 84 наносятся на полиимидную пленку 80 между отверстиями. Ленты сетки 86 из нержавеющей стали затем наносятся на полиимидную пленку 80 поверх медной фольги 84 и отверстий 82 в направлении, перпендикулярном полосам медной фольги. Отдельные нагреватели в сборе 30 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия 82. Каждый нагреватель в сборе 30 включает часть медной фольги на противоположных сторонах отверстия, образующей электрические контакты, и полоска сетки из нержавеющей стали заполняет отверстие от одной части меди до другой, как показано на фиг. 6.There are a number of possibilities regarding the manufacture and materials of the heater assembly. In FIG. 13a is a schematic illustration of a first method for manufacturing a heater assembly. A series of
На фиг. 13b проиллюстрирован еще один возможный процесс изготовления. В процессе, показанном на фиг. 13b, полиимидная пленка 80 типа, использующегося в процессе, показанном на фиг. 13a, покрывается фольгой 90 из нержавеющей стали. Полиимидная пленка 80 имеет ряд образованных в ней отверстий 82, но данные отверстия покрыты фольгой 90 из нержавеющей стали. Фольга 90 затем протравливается для образования нитей 38, заполняющих отверстия 82, и отделения частей контакта на противоположных сторонах отверстий. Отдельные нагреватели в сборе 92 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия 82. Это предоставляет нагреватель в сборе типа, показанного на фиг. 9.In FIG. 13b illustrates another possible manufacturing process. In the process shown in FIG. 13b, a
На фиг. 13c проиллюстрирован дополнительный альтернативный процесс. В процессе, показанном на фиг. 13c, сначала подготавливается материал 100 на основе графита. Материал 100 на основе графита содержит полосы электрически резистивных волокон, подходящих для применения в качестве нитей нагревателя, рядом с полосами относительно непроводящих волокон. Данные полосы волокон сплетаются вместе с полосами относительно электрически проводящих волокон, которые проходят перпендикулярно резистивным и непроводящим волокнам. Данный материал 100 затем связывается со слоем полиимидной пленки 80 типа, описанного со ссылкой на фиг. 13a и 13b, имеющего ряд отверстий 82. Отдельные нагреватели в сборе 102 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия. Каждый нагреватель в сборе 102 включает часть полосы проводящих волокон на противоположных сторонах отверстия и полосы электрически резистивных волокон, заполняющих отверстие.In FIG. 13c illustrates a further alternative process. In the process shown in FIG. 13c, the graphite-based
Конструкция картриджа, показанная на фиг. 5a и 5b, имеет несколько преимуществ. Тем не менее, возможны альтернативные конструкции картриджа, использующие подобный тип нагревателя в сборе. На фиг. 14 проиллюстрирована альтернативная конструкция картриджа, которая подходит для различных схем потока воздуха через систему. В варианте осуществления, показанном на фиг. 14, картридж 108 выполнен с возможностью вставки в устройство в направлении, указанном стрелкой 110. Картридж 108 содержит корпус 112, который имеет форму, подобную половине цилиндра, и одна сторона которого открыта. Нагреватель в сборе 114 располагается на открытой стороне и приклеивается или приваривается к корпусу 112. Нагреватель в сборе 114 содержит электрически изолирующий субстрат 116, такой как полиимид, имеющий образованное в нем отверстие. Элемент нагревателя, содержащий сетку 118 из нержавеющей стали и пару контактных полосок 120, связан с электрически изолирующим субстратом 116 и заполняет отверстие. Контактные полоски 120 огибают корпус 112 для образования контактных площадок на изогнутой поверхности корпуса. Электрические контактные площадки выполнены с возможностью контакта с соответствующими контактами (не проиллюстрированными) в устройстве, генерирующем аэрозоль. Корпус 112 заполнен капиллярным материалом (невидимым на фиг. 14), пропитанным субстратом, образующим аэрозоль, как описано со ссылкой на вариант осуществления, показанный на фиг. 1a-1d.The cartridge design shown in Fig. 5a and 5b has several advantages. However, alternative cartridge designs using a similar type of heater assembly are possible. In FIG. 14 illustrates an alternative cartridge design that is suitable for various air flow patterns through the system. In the embodiment shown in FIG. 14,
Картридж, показанный на фиг. 14, выполнен с возможностью потока воздуха через нагреватель в сборе 114 в направлении, противоположном стрелке 110. Воздух втягивается в систему через впускное отверстие для воздуха, обеспеченное в главной части устройства, и всасывается через нагреватель в сборе 114 в мундштучную часть устройства (или картриджа) и в рот пользователя. Воздух, втягивающийся в систему, может быть направлен, например, в направлении, параллельно вдоль сетки 118, соответствующим расположением впускных отверстий для воздуха.The cartridge shown in Fig. 14 is configured to flow air through the
Альтернативные варианты осуществления картриджа 108 проиллюстрированы на фиг. 15a и 15b. На фиг. 15a дополнительно показаны контактные полоски 120, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие по длине внешней поверхности, имеющей сетку 118. На фиг. 15b дополнительно показаны контакты 120, имеющие приблизительно L-образную форму. Обе конструкции картриджа, проиллюстрированные на фиг. 15a и 15b, могут быть использованы для обеспечения еще больших площадей контакта для дополнительного обеспечения простого контакта с контактами 19 при необходимости. Полоски 120, как проиллюстрировано на фиг. 15a, могут быть также выполнены с возможностью скольжения по контакту 19, который выполнен в рельсовой конфигурации (не проиллюстрированной) для приема полосок 120 для дополнительного расположения картриджа. Такая рельсовая конфигурация может преимущественно предоставлять периодическую очистку контактов 19, поскольку вставка и удаление картриджа будут иметь чистящий эффект на основе трения контакта, скользящего внутрь и наружу по рельсам. Alternative embodiments of
На фиг. 16 проиллюстрирован еще один вариант осуществления системы, генерирующей аэрозоль, включающей проницаемый для жидкости электрический нагреватель в сборе. На фиг. 16 проиллюстрирована система, в которой нагреватель в сборе 30 обеспечен на конце картриджа 20, который находится напротив мундштучной части 12. Поток воздуха попадает во впускное отверстие 1601 для воздуха и проходит мимо нагревателя в сборе и через выпускное отверстие 1603 для воздуха вдоль маршрута 1605 потока. Электрические контакты могут быть расположены в любом удобном месте. Такая конфигурация является преимущественной, поскольку она обеспечивает более короткие электрические соединения внутри системы.In FIG. 16 illustrates yet another embodiment of an aerosol generating system including a liquid-permeable electrical heater assembly. In FIG. 16 illustrates a system in which a
Другие конструкции картриджа, включающие нагреватель в сборе в соответствии с настоящим изобретением, могут быть теперь представлены специалистом в данной области техники. Например, картридж может включать в себя мундштучную часть, может включать в себя более одного нагревателя в сборе и может иметь любую необходимую форму. Кроме этого, нагреватель в сборе в соответствии с изобретением может использоваться в системах других типов, отличающихся от уже описанных, таких как увлажнители, освежители воздуха и другие системы, генерирующие аэрозоль.Other cartridge designs incorporating a heater assembly in accordance with the present invention may now be provided by one of skill in the art. For example, the cartridge may include a mouthpiece, may include more than one heater assembly, and may be of any desired shape. In addition, the heater assembly according to the invention can be used in systems other than those already described, such as humidifiers, air fresheners and other aerosol generating systems.
Приведенные в качестве примера варианты осуществления, описанные выше, представлены для пояснения, а не ограничения. Ввиду вышеописанных приведенных в качестве примера вариантов осуществления, другие варианты осуществления, соответствующие вышеуказанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления, теперь будут очевидны специалисту в данной области техники.The exemplary embodiments described above are provided for illustration and not limitation. In view of the above exemplary embodiments, other embodiments corresponding to the above exemplary embodiments will now be apparent to one skilled in the art.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14154554 | 2014-02-10 | ||
| EP14154554.1 | 2014-02-10 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016136340A Division RU2657215C2 (en) | 2014-02-10 | 2014-12-15 | Generating aerosol system having assembled fluid permeable electric heater |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2022117943A Division RU2022117943A (en) | 2014-02-10 | 2022-07-01 | AEROSOL GENERATING SYSTEM HAVING LIQUID PERMEABLE HEATER ASSEMBLY |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018119508A RU2018119508A (en) | 2018-11-09 |
| RU2018119508A3 RU2018119508A3 (en) | 2021-09-27 |
| RU2775649C2 true RU2775649C2 (en) | 2022-07-06 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2132629C1 (en) * | 1994-04-08 | 1999-07-10 | Филип Моррис Продактс Инк. | Tobacco heater with electric power supply for heating tobacco aromatic medium, that for heating cylindrical cigarettes, and heater manufacturing process |
| US20090014437A1 (en) * | 2006-03-03 | 2009-01-15 | Nv Bekaert Sa | Glass-coated metallic filament cables for use in electrical heatable textiles |
| US20110126848A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-02 | Philip Morris Usa Inc. | Electrically heated smoking system with internal or external heater |
| WO2013045582A2 (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Philip Morris Products S.A. | Permeable electrical heat-resistant film for vaporisation of liquids from disposable mouthpieces comprising vaporisation membranes |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2132629C1 (en) * | 1994-04-08 | 1999-07-10 | Филип Моррис Продактс Инк. | Tobacco heater with electric power supply for heating tobacco aromatic medium, that for heating cylindrical cigarettes, and heater manufacturing process |
| US20090014437A1 (en) * | 2006-03-03 | 2009-01-15 | Nv Bekaert Sa | Glass-coated metallic filament cables for use in electrical heatable textiles |
| US20110126848A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-02 | Philip Morris Usa Inc. | Electrically heated smoking system with internal or external heater |
| WO2013045582A2 (en) * | 2011-09-28 | 2013-04-04 | Philip Morris Products S.A. | Permeable electrical heat-resistant film for vaporisation of liquids from disposable mouthpieces comprising vaporisation membranes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7295929B2 (en) | Aerosol generating system with fluid permeable heater assembly | |
| US11445576B2 (en) | Cartridge with a heater assembly for an aerosol-generating system | |
| RU2674537C2 (en) | Aerosol-generating system comprising device and cartridge, in which device ensures electrical contact with cartridge | |
| RU2775649C2 (en) | Aerosol-generating system equipped with a liquid-permeable heater assembly |