RU2812692C2

RU2812692C2 - Smoking device and method for aerosol generation

Info

Publication number: RU2812692C2
Application number: RU2020137530A
Authority: RU
Inventors: Жером Кристиан КУРБА; Олег МИРОНОВ
Original assignee: Филип Моррис Продактс С.А.
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2024-01-31

Abstract

FIELD: aerosol-generating devices.

SUBSTANCE: group of inventions is related to an aerosol-generating device, a cartridge for an aerosol-generating system, and an aerosol-generating system. The aerosol-generating device includes a liquid storage portion for holding a liquid aerosol-generating substrate. The aerosol-generating device includes a surface acoustic wave atomizer for atomizing a liquid aerosol-forming substrate to generate an aerosol. The surface acoustic wave atomizer contains a spraying section and at least one transducer configured to generate surface acoustic waves for propagation along the surface of the surface acoustic wave atomizer, including the spraying section. The spray area contains a hydrophilic region. The aerosol-generating device further comprises a supply member configured to supply a liquid aerosol-forming substrate from the liquid storage portion to the spray portion. The aerosol-generating device also includes a control system configured to control the operation of the atomizer on the surface acoustic waves.

EFFECT: increasing the efficiency of spraying the liquid substrate.

25 cl, 18 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к курительным устройствам, способам и курительным системам для генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и к картриджам для таких курительных устройств. Курительное устройство и система, генерирующая аэрозоль, представляют собой электрически управляемые устройства и системы.The present invention relates to smoking devices, methods and smoking systems for generating an aerosol from a liquid aerosol-forming substrate, and to cartridges for such smoking devices. The smoking device and aerosol generating system are electrically controlled devices and systems.

В электроуправляемых курительных системах, например, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, распыляется с образованием аэрозоля. Как правило, в распылителях обмотка из нагревательной проволоки намотана на удлиненный фитиль, пропитанный жидким субстратом, образующим аэрозоль. Другие типы распылителя используют ультразвуковые вибрации, а не тепло, для распыления жидкого субстрата. В этом случае вибрации применяют для проталкивания или втягивания жидкости через сетку и распыления жидкости. Проблема большинства распылителей, применяющих ультразвуковую вибрацию, заключается в том, что они не способны распылять жидкости с высокой вязкостью, которые обычно используются в электроуправляемых курительных системах. В дополнение, многие распылители требуют высокой мощности для достижения требуемой скорости распыления.In electrically controlled smoking systems, for example, a liquid aerosol-forming substrate is sprayed to form an aerosol. Typically, atomizers have a coil of heating wire wound around an elongated wick that is soaked in a liquid substrate that produces an aerosol. Other types of atomizer use ultrasonic vibrations rather than heat to atomize a liquid substrate. In this case, vibrations are used to push or pull liquid through the mesh and atomize the liquid. The problem with most ultrasonic vibration atomizers is that they are unable to atomize the high viscosity liquids typically used in electrically controlled smoking systems. In addition, many sprayers require high power to achieve the required spray rate.

Имеет место потребность в курительном устройстве для генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, которое устранило бы эти проблемы. Имеет место потребность в курительном устройстве для генерирования аэрозоля из жидкого субстрата аэрозоля, требующее небольшой мощности для достижения эффективного распыления.There is a need for a smoking device for generating an aerosol from a liquid aerosol-forming substrate that would eliminate these problems. There is a need for a smoking device for generating an aerosol from a liquid aerosol substrate, requiring little power to achieve effective atomization.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено курительное устройство для генерирования аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, как изложено в пункте 1 формулы изобретения. Курительное устройство содержит корпус устройства, содержащий часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удерживания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Корпус устройства может, например, содержать полость для размещения в ней картриджа, при этом картридж содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Курительное устройство дополнительно содержит распылитель на поверхностных акустических волнах (распылитель на ПАВ), содержащий участок распыления, по меньшей мере один входной преобразователь для генерирования поверхностных акустических волн для их распространения вдоль поверхности распылителя на ПАВ, включая участок распыления, и по меньшей мере один выходной преобразователь для преобразования поверхностных акустических волн в электрический сигнал, характеризующий физическую информацию об участке распыления. Элемент подачи выполнен с возможностью подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости в участок распыления на распылителе на ПАВ. Элемент подачи может обеспечивать сообщение по текучей среде части для хранения жидкости, например картриджа, и распылителя на ПАВ, в частности участка распыления на распылителе на ПАВ. Система управления выполнена с возможностью приведения в действие распылителя на ПАВ согласно электрическому сигналу для распыления жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления для генерирования аэрозоля. Система управления может, например, содержать источник питания и управляющую электронику, соединенную с распылителем на ПАВ. Система управления, например, приспособлена обеспечивать РЧ-сигнал на по меньшей мере один преобразователь. Сгенерированный аэрозоль может затем транспортироваться в корпусе устройства в расположенный ниже по потоку конец курительного устройства к пользователю курительного устройства.According to a first aspect of the present invention, there is provided a smoking device for generating an aerosol from a liquid aerosol-forming substrate as set forth in claim 1 of the claims. The smoking device comprises a device body comprising a liquid storage portion comprising a housing for holding a liquid substrate forming an aerosol. The body of the device may, for example, contain a cavity for housing a cartridge, the cartridge containing a liquid substrate that forms an aerosol. The smoking device further comprises a surface acoustic wave atomizer (surfactant atomizer) containing a spraying section, at least one input transducer for generating surface acoustic waves for propagation along the surface of the surfactant atomizer, including the spraying section, and at least one output transducer to convert surface acoustic waves into an electrical signal that characterizes physical information about the spray site. The supply element is configured to supply a liquid substrate forming an aerosol from the liquid storage portion to the spray portion of the surfactant atomizer. The supply element may provide fluid communication of a liquid storage portion, such as a cartridge, and a surfactant atomizer, in particular a spray portion of the surfactant atomizer. The control system is configured to operate the surfactant atomizer according to an electrical signal to spray a liquid aerosol-forming substrate into the atomization section to generate the aerosol. The control system may, for example, include a power source and control electronics coupled to the surfactant atomizer. The control system, for example, is adapted to provide an RF signal to the at least one transducer. The generated aerosol can then be transported within the device body to the downstream end of the smoking device to the user of the smoking device.

При использовании, пользователь может приводить в действие устройство путем воздействия на переключатель или путем осуществления затяжек на мундштуке устройства. На распылитель на ПАВ может быть подано питание для активации по меньшей мере одного входного преобразователя для создания поверхностных акустических волн (волн Рэлея) для их распространения вдоль поверхности распылителя на ПАВ. Энергия этих поверхностных акустических волн передается в жидкий субстрат, образующий аэрозоль, подаваемый в участок распыления. Энергия, подаваемая в жидкость, вызывает образование капель аэрозоля жидкого субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, распыляя жидкий субстрат, образующий аэрозоль, из участка распыления. Поверхностные акустические волны, передаваемые в жидкость, по сути нарушают устойчивость капли жидкости на поверхности распылителя на ПАВ так, что поверхность капли разбивается и образует взвесь капель аэрозоля.In use, the user can operate the device by operating a switch or by pulling on the mouthpiece of the device. The surfactant atomizer may be energized to activate at least one input transducer to generate surface acoustic waves (Rayleigh waves) for propagation along the surface of the surfactant atomizer. The energy of these surface acoustic waves is transferred to the liquid substrate, which forms an aerosol that is supplied to the spray area. The energy supplied to the liquid causes the formation of aerosol droplets of the liquid aerosol-forming substrate, thereby spraying the liquid aerosol-forming substrate from the spray site. Surface acoustic waves transmitted into the liquid essentially disrupt the stability of the liquid droplet on the surface of the surfactant atomizer so that the surface of the droplet breaks up and forms a suspension of aerosol droplets.

Доказано, что такой способ генерирования аэрозоля обеспечивает надежные и постоянные объемы аэрозоля из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для удобного сеанса курения. В дополнение, генерирование аэрозоля требует меньше мощности, чем при генерировании с помощью известных вибрационных элементов, например, использующих нагрев.This aerosol generation method has been proven to provide reliable and consistent aerosol volumes from the aerosol-forming liquid substrate for a comfortable smoking session. In addition, generating the aerosol requires less power than generation using known vibration elements, such as those using heat.

В качестве распылителя на ПАВ могут быть использованы широко известные сенсорные микросхемы на ПАВ. Они, как правило, содержат по меньшей мере встречно-штыревой (или встречно-гребенчатый) преобразователь, содержащий (металлические) электроды, расположенные на пьезоэлектрической подложке, например, напечатанные на подложку. Переменное напряжение, прикладываемое к отдельным «штырям» электродов преобразователя, вызывает механическую деформацию пьезоэлектрической подложки из-за чередующихся участков напряжения при растяжении и сжатии в пьезоэлектрической подложке, создаваемых между штырями. Поскольку штыри на одной стороне преобразователя находятся на одном уровне сжатия или растяжения, пространство между ними (известное как шаг) соответствует длине механической волны.Well-known surfactant sensor microcircuits can be used as a surfactant atomizer. They typically comprise at least an interdigitated (or interdigitated) transducer comprising (metallic) electrodes disposed on a piezoelectric substrate, eg printed onto the substrate. The alternating voltage applied to the individual "pins" of the transducer electrodes causes mechanical deformation of the piezoelectric substrate due to alternating sections of tensile and compressive stress in the piezoelectric substrate created between the pins. Because the pins on one side of the transducer are at the same level of compression or tension, the space between them (known as the pitch) corresponds to the mechanical wavelength.

Генерируемые таким образом волны, как правило, имеют амплитуды нанометровых размеров и распространяются вдоль поверхности пьезоэлектрической подложки при частотах порядка МГц.The waves generated in this way, as a rule, have nanometer-sized amplitudes and propagate along the surface of the piezoelectric substrate at frequencies on the order of MHz.

Предпочтительно, по меньшей мере один входной преобразователь распылителя на ПАВ, используемый в курительном устройстве согласно настоящему изобретению, представляет собой встречно-штыревой преобразователь, содержащий электроды, расположенные на пьезоэлектрической подложке.Preferably, the at least one surfactant atomizer input transducer used in the smoking device of the present invention is an interdigital transducer comprising electrodes disposed on a piezoelectric substrate.

Преобразователь может содержать отражатель для поддержки направленности генерируемых поверхностных акустических волн в одном направлении. За счет этого может быть повышен коэффициент полезного действия системы.The transducer may include a reflector to maintain the directionality of the generated surface acoustic waves in one direction. Due to this, the efficiency of the system can be increased.

Преобразователь может быть выполнен с возможностью генерирования параллельных волн, например, посредством ряда прямых электродов, расположенных параллельно.The transducer may be configured to generate parallel waves, for example, through a series of straight electrodes arranged in parallel.

Преобразователь может быть выполнен так, чтобы иметь фокусирующий эффект на генерируемые волны. Например, преобразователь может быть снабжен электродами, имеющими параллельные, но изогнутые формы для фокусирования генерируемых волн в небольшую зону.The transducer may be configured to have a focusing effect on the generated waves. For example, the transducer may be equipped with electrodes that have parallel but curved shapes to focus the generated waves into a small area.

Предпочтительно, преобразователь содержит отражатель и имеет фокусирующий эффект.Preferably, the transducer includes a reflector and has a focusing effect.

Система управления курительного устройства выполнена с возможностью приведения в действие распылителя на ПАВ для генерирования поверхностных акустических волн с заданной частотой. Заданная частота может составлять приблизительно 20 МГц или выше, может, например, составлять от приблизительно 20 МГц до приблизительно 100 МГц или от приблизительно 20 МГц до приблизительно 80 МГц. Это может обеспечить требуемую скорость производства аэрозоля и требуемый размер капель для приятных ощущений у пользователя.The control system of the smoking device is configured to activate the surfactant atomizer to generate surface acoustic waves with a given frequency. The target frequency may be about 20 MHz or higher, and may, for example, be from about 20 MHz to about 100 MHz or from about 20 MHz to about 80 MHz. This can provide the required aerosol production rate and droplet size for a pleasant user experience.

Система управления может содержать электрическую схему, соединенную с распылителем на ПАВ и с источником питания.The control system may comprise electrical circuitry connected to the surfactant atomizer and a power source.

Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на распылитель на ПАВ. Питание может подаваться на распылитель на ПАВ непрерывно после активации устройства или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке.The electrical circuit may include a microprocessor, which may be a programmable microprocessor. The electrical circuit may contain additional electronic components. The electrical circuit may be configured to regulate the power supply to the surfactant atomizer. Power may be supplied to the surfactant atomizer continuously after activation of the device, or may be supplied intermittently, such as from puff to puff.

Распылитель на ПАВ может иметь любую подходящую форму. Распылитель на ПАВ может быть по существу круглым или эллиптическим. Распылитель на ПАВ может быть по существу треугольным или квадратным или иметь любую правильную или неправильную форму. Предпочтительно, распылитель на ПАВ является по существу плоским. Распылитель на ПАВ может быть изогнутым. Распылитель на ПАВ может иметь форму купола. Распылитель на ПАВ может представлять собой по существу квадратную пластину. Распылитель на ПАВ может представлять собой по существу круглый или эллиптический диск.The surfactant sprayer can have any suitable shape. The surfactant atomizer may be substantially circular or elliptical. The surfactant atomizer may be substantially triangular or square, or of any regular or irregular shape. Preferably, the surfactant atomizer is substantially flat. The surfactant spray can be curved. A surfactant sprayer can be dome-shaped. The surfactant atomizer may be a substantially square plate. The surfactant atomizer may be a substantially circular or elliptical disk.

Распылитель на ПАВ может быть многоразовым. Распылитель на ПАВ может быть одноразовым. Распылитель на ПАВ может представлять собой отдельный элемент или может представлять собой часть картриджа, как будет описано ниже.The surfactant spray can be reusable. The surfactant spray can be disposable. The surfactant atomizer may be a separate element or may be part of a cartridge, as will be described below.

Распылители на ПАВ являются, как правило, маленькими и легкими. В дополнение, распылители на ПАВ, в частности, имеющие размеры, подходящие для применения в электрически управляемых курительных устройствах, используют меньше мощности, чем известные вибрационные элементы, например, использующие нагрев для производства аэрозоля. Кроме того, распылители на ПАВ, как правило, способны генерировать аэрозоль с каплями малого размера. Эти преимущества распылителей на ПАВ улучшают курительное устройство согласно настоящему изобретению и позволяют предоставлять эффективное и экономичное курительное устройство.Surfactant sprayers are usually small and lightweight. In addition, surfactant atomizers, particularly those sized for use in electrically controlled smoking devices, use less power than known vibrating elements, such as those that use heat to produce an aerosol. In addition, surfactant atomizers are generally capable of generating an aerosol with small droplets. These advantages of surfactant atomizers improve the smoking device of the present invention and make it possible to provide an effective and economical smoking device.

Курительное устройство согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать нагреватель, выполненный с возможностью нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, предпочтительно жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления. Нагреватель может быть выполнен с возможностью нагревания по меньшей мере части распылителя на ПАВ и, за счет этого, субстрата, образующего аэрозоль, на распылителе на ПАВ. Предпочтительно, нагреватель выполнен с возможностью нагревания по меньшей мере участка распыления распылителя на ПАВ и, за счет этого, субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления.The smoking device of the present invention may further comprise a heater configured to heat the liquid aerosol-forming substrate, preferably the liquid aerosol-forming substrate, in the atomization portion. The heater may be configured to heat at least a portion of the surfactant atomizer and thereby the aerosol-forming substrate on the surfactant atomizer. Preferably, the heater is configured to heat at least the spray portion of the surfactant atomizer and, thereby, the aerosol-forming substrate in the spray portion.

Нагреватель может нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и снижать вязкость и поверхностное натяжение жидкости. Путем нагревания жидкости предпочтительно перед, но также и во время распыления, нагреватель может увеличить скорость распыления. Нагрев субстрата, образующего аэрозоль, и снижение вязкости жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может повышать надежность устройства или курительной системы соответственно.The heater can heat the aerosol-forming liquid substrate and reduce the viscosity and surface tension of the liquid. By heating the liquid, preferably before but also during spraying, the heater can increase the spray rate. Heating the aerosol-forming substrate and reducing the viscosity of the liquid aerosol-forming substrate can increase the reliability of the device or smoking system, respectively.

Нагреватель может нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, до стабильной заданной температуры перед распылением. Это может обеспечить возможность распыления субстрата, образующего аэрозоль, при стабильной вязкости, и может обеспечить возможность генерирования аэрозоля устройством при стабильной скорости распыления. Это может улучшить ощущения у пользователя.The heater may heat the aerosol-forming liquid substrate to a stable predetermined temperature before atomization. This may enable the aerosol-forming substrate to be atomized at a stable viscosity, and may enable the device to generate an aerosol at a stable atomization rate. This may improve the user experience.

Вязкость жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может иметь влияние на скорость распыления и на размер капель аэрозоля, генерируемого устройством или системой. Следовательно, благодаря нагреву жидкого субстрата, образующего аэрозоль, до стабильной заданной температуры перед распылением, обеспечивается возможность облегчения генерирования аэрозоля, имеющего стабильное распределение размеров капель.The viscosity of the liquid substrate generating the aerosol can have an impact on the atomization rate and the droplet size of the aerosol generated by the device or system. Therefore, by heating the liquid aerosol-forming substrate to a stable predetermined temperature before spraying, it is possible to facilitate the generation of an aerosol having a stable droplet size distribution.

Благодаря нагреву жидкого субстрата, образующего аэрозоль, до температуры, превышающей окружающую температуру, перед распылением, обеспечивается также возможность снижения чувствительности системы к колебаниям окружающей температуры и возможность предоставления пользователю стабильного аэрозоля при каждом использовании.By heating the liquid aerosol-forming substrate to a temperature above ambient temperature before dispensing, it is also possible to reduce the system's sensitivity to fluctuations in ambient temperature and provide the user with a stable aerosol with each use.

В контексте данного документа термин «размер капель» используется для обозначения аэродинамического размера капель, представляющего собой размер сферической капли единичной плотности, которая опускается с такой же скоростью, что и рассматриваемая капля. В данной области техники для описания размера аэрозольных капель используется ряд параметров. Они включают в себя массовый медианный диаметр (mass median diameter, MMD) и массовый медианный аэродинамический диаметр (mass median aerodynamic diameter, MMAD). В контексте данного документа термин «массовый медианный диаметр (MMD)» используется для обозначения такого диаметра капли, относительно которого одна половина массы аэрозоля образована каплями меньшего диаметра, а другая половина ― каплями большего диаметра. В контексте данного документа термин «массовый медианный аэродинамический размер (MMAD)» используется для обозначения диаметра сферы единичной плотности, которая имеет такие же аэродинамические свойства, что и капля медианной массы из аэрозоля.As used herein, the term “droplet size” is used to refer to the aerodynamic droplet size, which is the size of a spherical droplet of unit density that descends at the same speed as the droplet in question. In the art, a number of parameters are used to describe the size of aerosol droplets. These include the mass median diameter (MMD) and the mass median aerodynamic diameter (MMAD). In the context of this document, the term “mass median diameter (MMD)” is used to refer to the droplet diameter such that half of the aerosol mass is formed by droplets of smaller diameter and the other half by droplets of larger diameter. In the context of this document, the term “mass median aerodynamic size (MMAD)” is used to refer to the diameter of a sphere of unit density that has the same aerodynamic properties as a droplet of median mass from an aerosol.

Массовый медианный аэродинамический диаметр (MMAD) капель, генерируемых курительным устройством и системой согласно настоящему изобретению, может составлять от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм, или MMAD может составлять от приблизительно 1 мкм до приблизительно 5 мкм. MMAD капель может составлять не более чем 3 мкм. Требуемый размер капель, генерируемых курительным устройством согласно настоящему изобретению, может представлять собой любой MMAD, описанный выше. Требуемый размер капель (MMAD) может составлять не более чем 3 мкм.The mass median aerodynamic diameter (MMAD) of the droplets generated by the smoking device and system of the present invention may be from about 1 μm to about 10 μm, or the MMAD may be from about 1 μm to about 5 μm. The MMAD of droplets can be no more than 3 µm. The desired droplet size generated by the smoking device of the present invention may be any MMAD described above. The required droplet size (MMAD) can be no more than 3 µm.

Система управления курительного устройства может быть выполнена с возможностью приведения в действие нагревателя для нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, до заданной температуры, предпочтительно путем нагревания по меньшей мере части распылителя на ПАВ до заданной температуры. Заданная температура может быть выше окружающей температуры. Заданная температура может быть выше комнатной температуры. Это может снизить вязкость, а также поверхностное натяжение субстрата, образующего аэрозоль, по сравнению с вязкостью ненагретого субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, обеспечивается возможность повышения скорости распыления и облегчения генерирования аэрозоля, имеющего требуемый размер капель. Таким образом, обеспечивается возможность снижения чувствительности системы к колебаниям окружающей температуры. Заданная температура может быть ниже температуры испарения или ниже температуры кипения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Заданная температура может составлять от 18 градусов Цельсия до 80 градусов Цельсия, или от 30 градусов Цельсия до 60 градусов Цельсия, или от 35 градусов Цельсия до 45 градусов Цельсия. Заданная температура может составлять от 20 градусов Цельсия до 30 градусов Цельсия, от 30 градусов Цельсия до 40 градусов Цельсия, от 40 градусов Цельсия до 50 градусов Цельсия, от 50 градусов Цельсия до 60 градусов Цельсия, от 60 градусов Цельсия до 70 градусов Цельсия или от 70 градусов Цельсия до 80 градусов Цельсия. Предпочтительно, заданная температура нагреваемой части распылителя на ПАВ соответствует заданной температуре жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления.The control system of the smoking device may be configured to operate the heater to heat the liquid aerosol-forming substrate to a predetermined temperature, preferably by heating at least a portion of the surfactant atomizer to a predetermined temperature. The set temperature may be higher than the ambient temperature. The set temperature may be higher than room temperature. This may reduce the viscosity as well as the surface tension of the aerosol-forming substrate compared to the viscosity of an unheated aerosol-forming substrate. Thus, it is possible to increase the spray rate and facilitate the generation of an aerosol having a desired droplet size. This makes it possible to reduce the sensitivity of the system to fluctuations in ambient temperature. The set temperature may be below the evaporation temperature or below the boiling point of the liquid substrate forming the aerosol. The set temperature can be from 18 degrees Celsius to 80 degrees Celsius, or from 30 degrees Celsius to 60 degrees Celsius, or from 35 degrees Celsius to 45 degrees Celsius. The set temperature can be from 20 degrees Celsius to 30 degrees Celsius, from 30 degrees Celsius to 40 degrees Celsius, from 40 degrees Celsius to 50 degrees Celsius, from 50 degrees Celsius to 60 degrees Celsius, from 60 degrees Celsius to 70 degrees Celsius, or from 70 degrees Celsius to 80 degrees Celsius. Preferably, the predetermined temperature of the heated part of the surfactant atomizer corresponds to the predetermined temperature of the aerosol-forming liquid substrate in the spray area.

В контексте данного документа термин «окружающая температура» используется для обозначения температуры воздуха окружающей среды, в которой используются устройство или система, генерирующие аэрозоль. Окружающая температура обычно соответствует температуре от приблизительно 10 градусов Цельсия до 35 градусов Цельсия. В контексте настоящего документа термин «комнатная температура» используется для обозначения стандартной окружающей температуры и давления, обычно температуры приблизительно 25 градусов Цельсия и абсолютного давления приблизительно 100 кПа (1 атм).As used herein, the term “ambient temperature” is used to refer to the ambient air temperature in which the aerosol generating device or system is used. The ambient temperature typically ranges from approximately 10 degrees Celsius to 35 degrees Celsius. As used herein, the term “room temperature” is used to refer to standard ambient temperature and pressure, typically a temperature of approximately 25 degrees Celsius and an absolute pressure of approximately 100 kPa (1 atm).

Система управления, выполненная с возможностью приведения в действие нагревателя, может быть неотделимой или отдельной от системы управления курительного устройства.The control system configured to operate the heater may be integral or separate from the control system of the smoking device.

Система управления может содержать электрическую схему, соединенную с нагревателем и с источником электропитания. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревателя и контроля подачи питания нагревателю в зависимости от электрического сопротивления нагревателя. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагреватель. Питание может подаваться на нагреватель непрерывно после активации устройства или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагреватель в виде импульсов электрического тока.The control system may include electrical circuitry coupled to the heater and to a power source. The electrical circuitry may be configured to monitor the electrical resistance of the heater and control the supply of power to the heater depending on the electrical resistance of the heater. The electrical circuit may include a microprocessor, which may be a programmable microprocessor. The electrical circuit may contain additional electronic components. The electrical circuit may be configured to regulate the supply of power to the heater. Power may be supplied to the heater continuously upon activation of the device, or may be supplied intermittently, such as from puff to puff. Power can be supplied to the heater in the form of pulses of electric current.

Нагреватель может быть расположен на поверхности распылителя на ПАВ, предпочтительно рядом с участком распыления или напротив участка распыления. Например, нагреватель может быть расположен на той же поверхности распылителя на ПАВ, что и участок распыления. Такое расположение обеспечивает возможность прямого физического или близкого контакта нагревателя и жидкого субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего нагреванию, в частности вблизи участка распыления. Нагреватель может, например, окружать или частично окружать субстрат, образующий аэрозоль, в участке распыления.The heater may be located on the surface of the surfactant atomizer, preferably adjacent to or opposite the atomization site. For example, the heater may be located on the same surface of the surfactant atomizer as the spray area. This arrangement allows direct physical or intimate contact between the heater and the aerosol-forming liquid substrate to be heated, particularly in the vicinity of the spray area. The heater may, for example, surround or partially surround the aerosol-forming substrate in the spray area.

В конфигурациях, где нагреватель расположен на поверхности распылителя на ПАВ, противоположной участку распыления, подача субстрата, образующего аэрозоль, в участок распыления не изменена из-за присутствия нагревателя. В дополнение, нагреватель может быть расположен в месте участка распыления, но на противоположной стороне подложки распылителя на ПАВ. Размер нагревателя может соответствовать размеру распылителя на ПАВ. Размер нагревателя может быть ограничен размером участка распыления. Размер нагревателя может по меньшей мере соответствовать размеру участка распыления. Положение нагревателя может быть смещено в направлении элемента подачи. Это обеспечивает возможность нагревания жидкости до того, как жидкость попадет в участок распыления. Предпочтительно, теплота нагревателя передается через подложку распылителя на ПАВ за счет теплопроводности.In configurations where the heater is located on a surface of the surfactant atomizer opposite the spray site, the delivery of aerosol-forming substrate to the spray site is not altered by the presence of the heater. In addition, the heater may be located at the location of the atomization site, but on the opposite side of the substrate of the surfactant atomizer. The size of the heater can correspond to the size of the surfactant atomizer. The size of the heater may be limited by the size of the spray area. The heater may be sized to at least match the size of the spray area. The position of the heater can be shifted towards the supply element. This allows the liquid to be heated before the liquid enters the spray area. Preferably, the heat from the heater is transferred through the atomizer substrate to the surfactant by conduction.

Описанные положения нагревателя могут улучшить передачу тепла между нагревателем и жидким субстратом, образующим аэрозоль, на распылителе на ПАВ.The heater positions described may improve heat transfer between the heater and the aerosol-forming liquid substrate on the surfactant atomizer.

Нагреватель может представлять собой отдельный нагреватель, прикрепленный к распылителю на ПАВ или расположенный за распылителем на ПАВ или возле него.The heater may be a separate heater attached to the surfactant atomizer or located behind or adjacent to the surfactant atomizer.

Нагреватель может быть неотделимым от распылителя на ПАВ. Это может снизить количество составных частей устройства и способствовать простому изготовлению.The heater may be inseparable from the surfactant sprayer. This can reduce the number of component parts of the device and facilitate simple manufacturing.

Предпочтительно, нагреватель находится в теплопроводящей связи с распылителем на ПАВ.Preferably, the heater is in heat-conducting communication with the surfactant atomizer.

Нагреватель также может быть расположен на корпусе части для хранения жидкости или внутри него. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, таким образом, имеет повышенную температуру при подаче из части для хранения жидкости в распылитель на ПАВ.The heater may also be located on or within the body of the liquid storage portion. The aerosol-forming liquid substrate thus has an elevated temperature when supplied from the liquid storage portion to the surfactant atomizer.

Нагреватель может представлять собой любой подходящий нагреватель, способный нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Нагреватель может представлять собой электрически управляемый нагреватель. Нагреватель может представлять собой резистивный нагреватель. Нагреватель может содержать индукционные нагревательные средства. Нагреватель может быть по существу плоским, чтобы обеспечивать простое изготовление. В контексте настоящего документа термин «по существу плоский» означает образованный в одной плоскости и не обернутый или иным образом не приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. Плоский нагреватель может быть легко обработан во время изготовления и предоставляет надежную конструкцию.The heater may be any suitable heater capable of heating a liquid substrate to form an aerosol. The heater may be an electrically controlled heater. The heater may be a resistive heater. The heater may comprise induction heating means. The heater may be substantially flat to allow for ease of manufacture. As used herein, the term "substantially flat" means formed in a single plane and not wrapped or otherwise adapted to conform to a curved or other non-flat shape. The flat heater can be easily processed during manufacture and provides a reliable design.

Нагреватель может содержать одну или несколько электропроводных дорожек на электроизоляционной подложке. Электроизоляционная подложка может содержать любой подходящий материал и может представлять собой материал, который способен выдерживать высокие температуры (свыше 150 градусов Цельсия) и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®.The heater may include one or more electrical conductive paths on an electrically insulating substrate. The electrical insulating substrate may comprise any suitable material and may be a material that is capable of withstanding high temperatures (above 150 degrees Celsius) and sudden temperature changes. An example of a suitable material is a polyimide film such as Kapton®.

Система управления, выполненная с возможностью приведения в действие нагревателя, или распылителя на ПАВ, или их обоих, может содержать датчик окружающей температуры для определения окружающей температуры. Система управления может содержать датчик температуры на распылителе на ПАВ для определения температуры жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления. Один или несколько датчиков температуры могут быть связаны с управляющей электроникой устройства, генерирующего аэрозоль, чтобы обеспечивать возможность поддержания температуры жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на заданном уровне с помощью управляющей электроники. Один или несколько датчиков температуры могут представлять собой термопару или резистивный датчик температуры. Нагреватель может использоваться для получения информации, относящейся к температуре. Могут быть известны температурозависимые резистивные свойства нагревателя, и они используются для определения температуры по меньшей мере одного нагревателя способом, известным специалисту в данной области техники.The control system, configured to drive the heater or the surfactant atomizer, or both, may include an ambient temperature sensor for detecting the ambient temperature. The control system may include a temperature sensor on the surfactant atomizer to detect the temperature of the aerosol-forming liquid substrate at the atomization site. One or more temperature sensors may be coupled to the control electronics of the aerosol generating device to enable the control electronics to maintain the temperature of the aerosol generating liquid substrate at a predetermined level. The one or more temperature sensors may be a thermocouple or a resistive temperature sensor. The heater can be used to obtain information related to temperature. The temperature dependent resistive properties of the heater may be known and used to determine the temperature of the at least one heater in a manner known to one skilled in the art.

В курительном устройстве согласно настоящему изобретению часть элемента подачи может быть расположена смежно с участком распыления распылителя на ПАВ, тогда как другая часть элемента подачи может быть выполнена с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде с частью для хранения жидкости. Часть элемента подачи, расположенная смежно с участком распыления, может проходить в участок распыления. В готовом к использованию состоянии курительного устройства элемент подачи может обеспечивать возможность транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости, например из картриджа, в участок распыления. Таким образом, другая часть элемента подачи может быть непосредственно соединена с частью для хранения жидкости, например вставлена или расположена смежно с содержимым части для хранения жидкости. Однако субстрат, образующий аэрозоль, также может транспортироваться из части для хранения жидкости, например, в проход для жидкости и находиться в связи по текучей среде с другой частью элемента подачи еще ниже по течению относительно транспортировки жидкости из части для хранения в распылитель на ПАВ. Разделение транспортировки жидкости может улучшить вариативность и оптимизацию средств транспортировки жидкости из части для хранения жидкости в распылитель на ПАВ. В частности, элемент подачи для подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в распылитель на ПАВ может быть оптимизирован для подачи и распределения жидкости над участком распыления. С другой стороны, может быть оптимизирована транспортировка жидкости из части для хранения жидкости.In the smoking device according to the present invention, a portion of the supply element may be located adjacent to the spray portion of the surfactant atomizer, while another portion of the supply element may be configured to be in fluid communication with the liquid storage portion. A portion of the supply element adjacent the spray portion may extend into the spray portion. In a ready-to-use state of the smoking device, the delivery element may enable the liquid aerosol-forming substrate to be transported from a liquid storage portion, such as a cartridge, to a spray portion. Thus, another part of the supply element can be directly connected to the liquid storage part, for example, inserted into or positioned adjacent to the contents of the liquid storage part. However, the aerosol-forming substrate may also be transported from the liquid storage portion, for example, into the liquid passage and be in fluid communication with another portion of the delivery element further downstream of the liquid transport from the storage portion to the surfactant atomizer. Separating the liquid transport can improve the variability and optimization of the liquid transport means from the liquid storage portion to the surfactant atomizer. In particular, a delivery element for supplying a liquid aerosol-forming substrate to a surfactant atomizer can be optimized for supplying and distributing liquid over the spray area. On the other hand, the transport of liquid from the liquid storage portion can be optimized.

Элемент подачи может представлять собой, но без ограничения, капиллярный элемент, такой как, например, фитиль или полоса бумаги, капилляр или прокалывающий элемент для прокалывания картриджа, содержащего жидкий субстрат, образующий аэрозоль.The delivery element may be, but is not limited to, a capillary element, such as, for example, a wick or strip of paper, a capillary, or a piercing element for piercing a cartridge containing a liquid aerosol-forming substrate.

Предпочтительно, элемент подачи представляет собой капиллярный элемент, обладающий капиллярным действием для жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно, элемент подачи в форме капиллярного элемента обеспечивает возможность подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участок распыления распылителя на ПАВ. Капиллярный элемент состоит из капиллярного материала или содержит его, вследствие чего жидкий субстрат, образующий аэрозоль, передается за счет капиллярного эффекта. Капиллярным материалом является материал, который активно транспортирует жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал преимущественно ориентирован в устройстве таким образом, чтобы транспортировать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в участок распыления на поверхности распылителя на ПАВ. Капиллярный материал может иметь волокнистую структуру или может иметь губчатую структуру. Капиллярный материал может содержать пучок капилляров, множество волокон, множество нитей или может содержать трубки с тонкими каналами. Капиллярный материал может содержать комбинацию волокон, прядей и трубок с узким каналом. Волокна, пряди и трубки с узким каналом могут быть в целом выровнены для транспортировки жидкости к распылителю на ПАВ. Капиллярный материал может содержать губкообразный материал или может содержать пенообразный материал. Структура капиллярного материала может образовывать множество небольших каналов или трубок, через которые жидкость может быть транспортирована за счет капиллярного действия.Preferably, the delivery element is a capillary element having capillary action for the liquid substrate forming an aerosol. Preferably, the delivery element in the form of a capillary element allows the liquid aerosol-forming substrate to be supplied to the spray section of the surfactant atomizer. The capillary element consists of or contains capillary material, whereby the liquid substrate forming an aerosol is transferred by capillary effect. A capillary material is a material that actively transports liquid from one end of the material to the other. The capillary material is preferably oriented in the device in such a way as to transport the liquid substrate forming an aerosol to the spray site on the surface of the surfactant atomizer. The capillary material may have a fibrous structure or may have a spongy structure. The capillary material may comprise a bundle of capillaries, a plurality of fibers, a plurality of filaments, or may comprise tubes with fine channels. The capillary material may comprise a combination of fibres, strands and narrow bore tubes. Fibers, strands and narrow bore tubes can be generally aligned to transport liquid to the surfactant atomizer. The capillary material may contain a sponge-like material or may contain a foam-like material. The structure of the capillary material may form many small channels or tubes through which liquid can be transported by capillary action.

Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики, бумаги или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлические или пластмассовые материалы, листовой материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может быть изготовлен на основе бумаги. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства.The capillary material may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials include sponge or foam material, ceramic, paper or graphite based materials in the form of fibers or sintered powders, foamed metal or plastic materials, sheet material, fiber material, for example made from spun or extruded fibers such as cellulose acetate , polyester or related polyolefin, polyethylene, terylene or polypropylene fibers, nylon fibers or ceramics. The capillary material can be made from paper. The capillary material may have any suitable capillarity and porosity for use with liquids having different physical properties.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет физические свойства, включая, без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность и температуру кипения, которые позволяют транспортировать жидкость по капиллярному материалу капиллярного элемента за счет капиллярного действия. Капиллярный элемент может быть выполнен с возможностью транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, к участку распыления распылителя на ПАВ. Капиллярный элемент может иметь форму листа. Некоторый капиллярный материал, такой как, например, материал фитиля на основе бумаги, может дополнительно иметь способность отфильтровывать загрязнители из жидкости, таким образом, поддерживая распыление чистого жидкого субстрата, образующего аэрозоль.The aerosol-forming liquid substrate has physical properties, including, but not limited to, viscosity, surface tension, density, thermal conductivity, and boiling point, that allow the liquid to be transported across the capillary material of the capillary element by capillary action. The capillary element may be configured to transport a liquid substrate forming an aerosol to the spraying area of the surfactant atomizer. The capillary element may be in the form of a sheet. Some capillary material, such as, for example, a paper-based wick material, may additionally have the ability to filter contaminants from the liquid, thereby maintaining the atomization of a clean aerosol-forming liquid substrate.

Элемент подачи может представлять собой отдельный элемент или может представлять собой часть распылителя на ПАВ. Предпочтительно, элемент подачи представляет собой часть распылителя на ПАВ, например, неотделимую от него.The supply element may be a separate element or may be part of a surfactant atomizer. Preferably, the supply element is a part of the surfactant atomizer, for example inseparable from it.

Элемент подачи может представлять собой элемент в виде фитиля, который, как известно в данной области техники, применяет капиллярные эффекты для транспортировки жидкости. Элемент подачи также может применять, например, эффект Вентури для транспортировки жидкости в участок распыления. Элемент подачи может, например, представлять собой микроканалы, встроенные в подложку распылителя на ПАВ, или любую комбинацию вышеупомянутых элементов подачи.The delivery element may be a wick element, which is known in the art to utilize capillary effects to transport liquid. The delivery element can also use, for example, a Venturi effect to transport liquid to the spray area. The delivery element may, for example, be microchannels embedded in the substrate of the surfactant atomizer, or any combination of the above delivery elements.

Распылитель на ПАВ может содержать по меньшей мере один пьезоэлектрический преобразователь. Распылитель на ПАВ может содержать по меньшей мере один встречно-штыревой преобразователь. Пьезоэлектрический преобразователь может предпочтительно содержать монокристаллический материал, но также может содержать поликристаллический материал. Пьезоэлектрический преобразователь может содержать кварц, керамику, титанат бария (BaTiO₃), ниобат лития (LiNbO₃). Керамика может содержать цирконат-титанат свинца (PZT). Керамика может содержать легирующие материалы, такие как ионы Ni, Bi, La, Nd или Nb. Пьезоэлектрический преобразователь может быть поляризованным. Пьезоэлектрический преобразователь может быть неполяризованным. Пьезоэлектрический преобразователь может дополнительно содержать как поляризованные, так и неполяризованные пьезоэлектрические материалы.The surfactant atomizer may contain at least one piezoelectric transducer. The surfactant atomizer may include at least one interdigital transducer. The piezoelectric transducer may preferably comprise monocrystalline material, but may also comprise polycrystalline material. The piezoelectric transducer may contain quartz, ceramics, barium titanate (BaTiO ₃ ), lithium niobate (LiNbO ₃ ). Ceramics may contain lead zirconate titanate (PZT). Ceramics may contain alloying materials such as Ni, Bi, La, Nd or Nb ions. The piezoelectric transducer can be polarized. The piezoelectric transducer may be non-polarized. The piezoelectric transducer may further comprise both polarized and non-polarized piezoelectric materials.

Распылитель на ПАВ может содержать один преобразователь для генерирования поверхностных акустических волн. Распылитель на ПАВ может содержать более чем один преобразователь для генерирования поверхностных акустических волн. Преобразователи, генерирующие поверхностные акустические волны, называются входными преобразователями. Входные преобразователи принимают электрические сигналы и генерируют поверхностные акустические волны согласно входному сигналу. Более чем один входной преобразователь может генерировать поверхностные акустические волны для их интерференции друг с другом, предпочтительно положительной интерференции, улучшающей подвод энергии в участок распыления. Дополнительный входной преобразователь может быть применен для центрирования жидкости в участке распыления или в целом центрирования жидкости в небольшой зоне.The surfactant atomizer may contain one transducer for generating surface acoustic waves. The surfactant atomizer may contain more than one transducer for generating surface acoustic waves. Transducers that generate surface acoustic waves are called input transducers. Input transducers receive electrical signals and generate surface acoustic waves according to the input signal. More than one input transducer may generate surface acoustic waves to interfere with each other, preferably positive interference to improve energy delivery to the spray site. An additional input transducer can be used to center fluid in a spray area or generally center fluid in a small area.

Распылитель на ПАВ содержит более чем один преобразователь. По меньшей мере один или более чем один преобразователь применяется для генерирования электрического сигнала.A surfactant atomizer contains more than one converter. At least one or more than one converter is used to generate the electrical signal.

Преобразователи, генерирующие электрический сигнал, называются выходными преобразователями. Выходной преобразователь преобразует поверхностные акустические волны в выходной сигнал. Поверхностные акустические волны, принимаемые выходным преобразователем, были сгенерированы по меньшей мере одним входным преобразователем и распространились вдоль участка распыления распылителя на ПАВ к выходному преобразователю. Выходной сигнал содержит информацию о физических процессах в участке распыления, например, о количестве жидкости, присутствующей в участке распыления. Таким образом, распылитель на ПАВ используется в качестве датчика на ПАВ, получающего информацию о процессе распыления. Эта информация применяется для управления процессом распыления. Информация с датчика применяется в системе управления, управляющей работой распылителя на ПАВ. Информация с датчика может быть также применена для, например, управления нагревателем. Управление процессом распыления может, например, быть достигнуто путем регулирования питания, подаваемого на распылитель на ПАВ.Converters that generate an electrical signal are called output converters. The output transducer converts surface acoustic waves into an output signal. Surface acoustic waves received by the output transducer were generated by at least one input transducer and propagated along the spray section of the surfactant atomizer to the output transducer. The output signal contains information about the physical processes in the spray area, for example, the amount of liquid present in the spray area. Thus, the surfactant atomizer is used as a surfactant sensor that receives information about the atomization process. This information is used to control the spraying process. Information from the sensor is used in the control system that controls the operation of the surfactant sprayer. Information from the sensor can also be used to, for example, control a heater. Control of the atomization process can, for example, be achieved by adjusting the power supplied to the surfactant atomizer.

Распылитель на ПАВ содержит по меньшей мере один выходной преобразователь. По меньшей мере один выходной преобразователь применяется для генерирования электрического сигнала, характеризующего физическую информацию об участке распыления. Распылитель на ПАВ может содержать дополнительный входной преобразователь для генерирования дополнительных поверхностных акустических волн.The surfactant atomizer contains at least one output converter. At least one output transducer is used to generate an electrical signal indicative of physical information about the spray area. The surfactant atomizer may contain an additional input transducer to generate additional surface acoustic waves.

Если присутствуют два преобразователя, предпочтительно, два преобразователя расположены друг напротив друга, при этом участок распыления расположен между двумя преобразователями. Первый из двух преобразователей представляет собой входной преобразователь. Второй из двух преобразователей представляет собой входной или выходной преобразователь.If two transducers are present, preferably the two transducers are located opposite each other, with the spray section located between the two transducers. The first of the two converters is the input converter. The second of the two converters is an input or output converter.

В курительном устройстве согласно настоящему изобретению часть для хранения жидкости, распылитель на ПАВ и элемент подачи могут образовывать части картриджа. Картридж, содержащий или не содержащий распылитель на ПАВ и элемент подачи, может быть изготовлен предварительно. Картридж может быть съемным, сменным, многоразовым или одноразовым. Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки жидким субстратом, образующим аэрозоль. В случае заправляемой части для хранения жидкости или, в частности, в случае сменного картриджа, курительное устройство становится многоразовым. Предпочтительно, картридж не является заправляемым и заменяется после каждого использования.In the smoking device according to the present invention, the liquid storage part, the surfactant atomizer and the supply member may form cartridge parts. The cartridge, with or without a surfactant atomizer and a delivery element, can be pre-fabricated. The cartridge can be removable, replaceable, reusable or disposable. The cartridge may be configured to be refilled with a liquid aerosol-forming substrate. In the case of a refillable liquid storage part or, in particular, in the case of a replaceable cartridge, the smoking device becomes reusable. Preferably, the cartridge is not refillable and is replaced after each use.

Корпус устройства может содержать полость для размещения картриджа.The device body may contain a cavity for housing the cartridge.

Картридж может быть разъемно присоединен к устройству, генерирующему аэрозоль. Картридж может быть снят с устройства, генерирующего аэрозоль, при израсходовании субстрата, образующего аэрозоль. В контексте настоящего документа термин «соединен с возможностью съема» означает, что обеспечивается возможность взаимного соединения и разъединения картриджа и устройства без существенного повреждения либо устройства, либо картриджа.The cartridge may be detachably connected to the aerosol generating device. The cartridge may be removed from the aerosol generating device when the aerosol generating substrate is used up. As used herein, the term “removably coupled” means that the cartridge and the device can be interconnected and disconnected without causing significant damage to either the device or the cartridge.

Картридж может быть изготовлен дешевым, надежным и воспроизводимым способом. Картридж может иметь простую конструкцию. Картридж может иметь корпус, внутри которого удерживается субстрат, образующий аэрозоль.The cartridge can be manufactured in a cheap, reliable and reproducible manner. The cartridge may have a simple design. The cartridge may have a housing within which the aerosol-forming substrate is retained.

Картридж может содержать материал для удержания жидкости, удерживающий жидкость, образующую аэрозоль. Картридж может представлять собой систему с резервуаром, заполненную жидкостью.The cartridge may contain liquid retention material that retains the liquid to form an aerosol. The cartridge may be a reservoir system filled with liquid.

Корпус картриджа может представлять собой жесткий корпус. В контексте настоящего документа термин «жесткий корпус» обозначает корпус, который является самонесущим. Корпус может содержать материал, который является непроницаемым для жидкости.The cartridge body may be a rigid body. As used herein, the term "rigid enclosure" means a enclosure that is self-supporting. The housing may contain material that is impervious to liquid.

Картридж может содержать крышку. Крышка может быть оторвана перед присоединением картриджа к устройству, генерирующему аэрозоль. Крышка может быть прокалываемой, например, посредством элемента подачи.The cartridge may include a cover. The cap may be torn off before attaching the cartridge to the aerosol generating device. The lid can be pierced, for example, by means of a feed element.

Картридж, содержащий элемент подачи и распылитель на ПАВ, обеспечивает совершенно «свежий» процесс распыления при каждой замене картриджа. Осадки или остатки в элементе подачи или на распылителе на ПАВ могут быть удалены при замене картриджа. Распылитель на ПАВ, содержащий элемент подачи, также может представлять собой многоразовые и, предпочтительно, неподвижно установленные элементы курительного устройства. Благодаря этому, могут быть снижены потери и затраты на материалы.The cartridge, containing a feed element and a surfactant atomizer, ensures a completely “fresh” atomization process every time the cartridge is replaced. Sediments or residues in the supply element or on the surfactant atomizer can be removed when the cartridge is replaced. The surfactant atomizer containing the delivery element may also be reusable and preferably permanently installed elements of the smoking device. Thanks to this, losses and material costs can be reduced.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ генерирования аэрозоля в курительной системе. Способ включает предоставление распылителя на поверхностных акустических волнах (распылителя на ПАВ), содержащего участок распыления, по меньшей мере один входной преобразователь и по меньшей мере второй выходной преобразователь. Способ дополнительно включает этап предоставления жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на участке распыления распылителя на ПАВ и приведения в действие распылителя на ПАВ с генерированием, таким образом, поверхностных акустических волн с помощью по меньшей мере одного входного преобразователя, при этом поверхностные акустические волны распространяются вдоль поверхности распылителя на ПАВ в участок распыления и в жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в участке распыления с распылением жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и генерированием аэрозоля. Способ дополнительно включает этапы преобразования, с применением по меньшей мере одного выходного преобразователя, поверхностных акустических волн в электрический сигнал, характеризующий физическую информацию об участке распыления, вывода электрического сигнала с помощью по меньшей мере одного выходного преобразователя и применения электрического сигнала для управления работой распылителя на ПАВ. Способ может быть осуществлен с применением курительной системы и картриджа согласно другим аспектам настоящего изобретения.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for generating an aerosol in a smoking system. The method includes providing a surface acoustic wave atomizer (surfactant atomizer) comprising a nebulization section, at least one input transducer, and at least a second output transducer. The method further includes the step of providing a liquid aerosol-forming substrate to a spraying area of the surfactant atomizer and actuating the surfactant atomizer to thereby generate surface acoustic waves using at least one input transducer, wherein the surface acoustic waves propagate along the surface sprayer on a surfactant into the spraying area and into the liquid substrate forming an aerosol, in the spraying area with spraying the liquid substrate forming an aerosol and generating an aerosol. The method further includes the steps of converting, using at least one output transducer, surface acoustic waves into an electrical signal characterizing physical information about the spray area, outputting the electrical signal using at least one output transducer, and using the electrical signal to control the operation of the surfactant sprayer. . The method can be carried out using a smoking system and cartridge according to other aspects of the present invention.

Способ может иметь все преимущества, описанные в отношении другого аспекта настоящего изобретения. Признаки распылителя на ПАВ, такие как, например, режимы работы, элемента подачи, такие как, например, его расположение и конструкция, нагревателя, такие как, например, заданные температуры, могут быть такими же, как и описанные в отношении других аспектов настоящего изобретения.The method may have all the advantages described in relation to another aspect of the present invention. Features of the surfactant atomizer, such as, for example, operating modes, the supply element, such as, for example, its location and design, the heater, such as, for example, set temperatures, may be the same as those described in relation to other aspects of the present invention .

Способ может включать этап обеспечения сообщения по текучей среде части для хранения жидкости, например картриджа, содержащей жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с участком распыления распылителя на ПАВ.The method may include the step of providing fluid communication of a liquid storage portion, such as a cartridge containing an aerosol-forming liquid substrate, with a spray portion of a surfactant atomizer.

Способ может включать этап предоставления радиочастотного сигнала на по меньшей мере один преобразователь.The method may include the step of providing a radio frequency signal to at least one transducer.

Способ может дополнительно включать этап подачи определенного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в распылитель на ПАВ, при этом количество жидкости соответствует одной затяжке.The method may further include the step of supplying a specified amount of the liquid aerosol-forming substrate to the surfactant atomizer, the amount of liquid corresponding to one puff.

Способ может включать этап нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в участке распыления до температуры, превышающей комнатную температуру, предпочтительно перед распылением. Нагревание могут выполнять так, чтобы жидкость, подлежащая распылению, имела температуру выше 50 градусов Цельсия, например температуру от 50 до 80 градусов Цельсия.The method may include the step of heating the liquid aerosol-forming substrate in the spray area to a temperature above room temperature, preferably before spraying. The heating may be performed such that the liquid to be sprayed has a temperature higher than 50 degrees Celsius, for example a temperature of 50 to 80 degrees Celsius.

Способ согласно настоящему изобретению включает этап предоставления распылителя на ПАВ с по меньшей мере вторым преобразователем.The method according to the present invention includes the step of providing a surfactant nebulizer with at least a second converter.

Способ включает этапы вывода электрического сигнала с помощью по меньшей мере одного выходного преобразователя. Выходной сигнал характеризует физический процесс в участке распыления. Указанный выходной сигнал могут применять для управления работой распылителя на ПАВ. Например, выходной сигнал может использоваться в качестве входного сигнала в системе управления для управления распылителем на ПАВ или нагревателем.The method includes the steps of outputting an electrical signal using at least one output converter. The output signal characterizes the physical process in the spraying area. The specified output signal can be used to control the operation of a surfactant sprayer. For example, the output signal can be used as an input signal in a control system to control a surfactant atomizer or heater.

Этап предоставления распылителя на поверхностных акустических волнах может включать предоставление нескольких входных преобразователей, и этап приведения в действие распылителя на ПАВ может быть осуществлен посредством генерирования поверхностных акустических волн с помощью нескольких входных преобразователей, при этом поверхностные акустические волны распространяются вдоль поверхности распылителя на ПАВ в участок распыления и в жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в участке распыления.The step of providing the surface acoustic wave atomizer may include providing multiple input transducers, and the step of driving the surfactant atomizer may be accomplished by generating surface acoustic waves using multiple input transducers, wherein the surface acoustic waves propagate along the surface of the surfactant atomizer to the atomization site and into the aerosol-forming liquid substrate at the spray site.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена курительная система, генерирующая аэрозоль, содержащая курительное устройство, описанное в данном документе. Система также содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Элемент подачи находится в сообщении по текучей среде с жидким субстратом, образующим аэрозоль, содержащимся в корпусе части для хранения жидкости курительного устройства, и с участком распыления на распылителе на поверхностных акустических волнах (распылителе на ПАВ).According to another aspect of the present invention, there is provided an aerosol generating smoking system comprising a smoking device as described herein. The system also contains a liquid substrate that forms an aerosol. The supply element is in fluid communication with the aerosol-forming liquid substrate contained in the body of the liquid storage portion of the smoking device, and with the atomization portion of the surface acoustic wave atomizer (surfactant atomizer).

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля и жидкую добавку. Вещество для образования аэрозоля может, например, представлять собой пропиленгликоль или глицерин.The aerosol-forming liquid substrate contains at least one aerosol-forming substance and a liquid additive. The aerosol-forming agent may, for example, be propylene glycol or glycerol.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду.The liquid substrate forming the aerosol may contain water.

Жидкая добавка может представлять собой любое одно из жидкого ароматизатора или жидкого стимулирующего вещества или их комбинацию. Жидкий ароматизатор может, например, включать табачный ароматизатор, табачный экстракт, фруктовый ароматизатор или кофейный ароматизатор. Жидкая добавка может, например, представлять собой сладкую жидкость, такую как, например, ваниль, карамель и какао, травяную жидкость, пряную жидкость или стимулирующую жидкость, содержащую, например, кофеин, таурин, никотин или другие стимулирующие средства, известные для использования в пищевой промышленности.The liquid additive may be any one of a liquid flavor or a liquid stimulant or a combination thereof. The liquid flavor may, for example, include tobacco flavor, tobacco extract, fruit flavor, or coffee flavor. The liquid additive may, for example, be a sweet liquid such as, for example, vanilla, caramel and cocoa, an herbal liquid, a spicy liquid, or a stimulant liquid containing, for example, caffeine, taurine, nicotine, or other stimulants known for use in the food industry. industry.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен картридж для курительных устройств для генерирования аэрозоля. Картридж содержит часть для хранения жидкости, содержащую корпус для удерживания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Картридж дополнительно содержит распылитель на поверхностных акустических волнах (распылитель на ПАВ), содержащий участок распыления, по меньшей мере один входной преобразователь для генерирования поверхностных акустических волн для их распространения вдоль поверхности распылителя на ПАВ, включая участок распыления, и по меньшей мере один выходной преобразователь для преобразования поверхностных акустических волн в электрический сигнал, характеризующий физическую информацию об участке распыления. Элемент подачи предоставлен и выполнен с возможностью подачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из корпуса части для хранения жидкости в участок распыления на распылителе на ПАВ.According to another aspect of the present invention, there is provided a cartridge for smoking devices for generating an aerosol. The cartridge includes a liquid storage portion including a housing for holding a liquid substrate forming an aerosol. The cartridge further contains a surface acoustic wave atomizer (surfactant atomizer), containing a spraying section, at least one input transducer for generating surface acoustic waves for propagation along the surface of the surfactant atomizer, including the atomization section, and at least one output transducer for converting surface acoustic waves into an electrical signal characterizing physical information about the spray area. The supply element is provided and configured to supply a liquid aerosol-forming substrate from the body of the liquid storage portion to a spray portion of the surfactant atomizer.

Часть для хранения жидкости, распылитель на ПАВ, элемент подачи или нагреватель могут содержать любые признаки или могут быть расположены в любой конфигурации, описанной выше в отношении части для хранения жидкости, распылителя на ПАВ, элемента подачи и нагревателя устройства, генерирующего аэрозоль, описанного в настоящем документе. Преимущества и признаки картриджа были описаны применительно к курительному устройству и не будут рассматриваться повторно.The liquid storage portion, surfactant atomizer, delivery element, or heater may comprise any of the features of, or may be arranged in, any configuration described above with respect to the liquid storage portion, surfactant atomizer, delivery element, and heater of the aerosol generating device described herein document. The advantages and features of the cartridge have been described in relation to a smoking device and will not be discussed again.

Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:The present invention will now be described solely by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 схематически изображено устройство, генерирующее аэрозоль, с прокалываемым картриджем и распылителем на ПАВ, содержащим фокусирующий преобразователь;in fig. 1 schematically shows an aerosol generating device with a puncture cartridge and a surfactant atomizer containing a focusing transducer;

на фиг. 2 схематически изображено устройство, генерирующее аэрозоль, с распылителем на ПАВ, содержащим два фокусирующих преобразователя;in fig. 2 schematically shows an aerosol-generating device with a surfactant atomizer containing two focusing transducers;

на фиг. 3 схематически изображено устройство, генерирующее аэрозоль, с прокалываемым картриджем и заостренным распылителем на ПАВ, содержащим фокусирующий преобразователь;in fig. 3 schematically shows an aerosol generating device with a pierceable cartridge and a pointed surfactant atomizer containing a focusing transducer;

на фиг. 4 показан распылитель на ПАВ с прямым преобразователем;in fig. 4 shows a surfactant sprayer with a direct converter;

на фиг. 5 показан распылитель на ПАВ по фиг. 4 с отражателем;in fig. 5 shows the surfactant sprayer of FIG. 4 with reflector;

на фиг. 6 показан распылитель на ПАВ, содержащий прямой преобразователь с другим отражателем и дополнительным нагревательным элементом;in fig. 6 shows a surfactant atomizer containing a direct converter with another reflector and an additional heating element;

на фиг. 7 показан распылитель на ПАВ с фокусирующим преобразователем;in fig. 7 shows a surfactant atomizer with a focusing transducer;

на фиг. 8, 9 показаны вид сверху и разрез (по средней линии A-A) распылителя на ПАВ с фокусирующим преобразователем, нагревательным элементом и капиллярным элементом, на которых выходной преобразователь не показан;in fig. 8, 9 show a top view and a section (along the center line A-A) of a surfactant atomizer with a focusing transducer, a heating element and a capillary element, in which the output transducer is not shown;

на фиг. 10, 11 показаны разрезы по средним линиям дополнительных вариантов осуществления распылителей на ПАВ с нагревательными элементами, на которых выходной преобразователь не показан;in fig. 10, 11 show cross-sections along the center lines of additional embodiments of surfactant atomizers with heating elements, in which the output converter is not shown;

на фиг. 12, 13 показаны вид сверху и разрез (по средней линии B-B) через распылитель на ПАВ с двумя фокусирующими преобразователями в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 12, 13 show a top view and sectional view (along the center line B-B) through a surfactant atomizer with two focusing transducers in accordance with the present invention;

на фиг. 14, 15 показаны вид сверху и разрез (по средней линии C-C) через распылитель на ПАВ с элементом подачи, содержащим микроканалы, на которых выходной преобразователь не показан;in fig. 14, 15 show a top view and a section (along the center line C-C) through a surfactant atomizer with a delivery element containing microchannels, in which the output transducer is not shown;

на фиг. 16, 17 показаны вид сверху и разрез (по средней линии D-D) через распылитель на ПАВ с утопленным элементом подачи, на которых выходной преобразователь не показан;in fig. 16, 17 show a top view and a section (along the center line D-D) through a surfactant atomizer with a recessed feed element, in which the output converter is not shown;

на фиг. 18 показана поверхностная обработка распылителя на ПАВ, при этом выходной преобразователь не показан.in fig. 18 shows the surface treatment of the surfactant spray, while the output converter is not shown.

На фиг. 1 показано электронное устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее корпус 10 и мундштук 11. Корпус содержит картридж 16, содержащий жидкость, образующую аэрозоль, микросхему 15 распылителя на поверхностных акустических волнах (распылителя на ПАВ), электронику 14 для приведения в действие распылителя на ПАВ и управления им и батарею 13, подающую питание на электронику 14 и распылитель 15 на ПАВ. Микросхема 15 распылителя на ПАВ представляет собой прямоугольную микросхему, содержащую фокусирующий встречно-штыревой преобразователь 20, содержащий отражатель, который будет описан более подробно ниже. In fig. 1 shows an electronic device that generates an aerosol, containing a housing 10 and a mouthpiece 11. The housing contains a cartridge 16 containing an aerosol-forming liquid, a microcircuit 15 for a surface acoustic wave atomizer (surfactant atomizer), and electronics 14 for driving and controlling the surfactant atomizer them and a battery 13, which supplies power to the electronics 14 and the atomizer 15 for the surfactant. The SAW atomizer chip 15 is a rectangular chip containing a focusing interdigital transducer 20 containing a reflector, which will be described in more detail below.

Картридж 16 цилиндрической формы закрыт на его дальнем конце, обращенном к микросхеме распылителя на ПАВ с уплотнительным элементом, например, прокалываемой или пробиваемой фольгой 160. Уплотнительный элемент прокалывается элементом подачи в форме заостренного капиллярного элемента 30, например, иглы или бумажной полоски. Другой, дистальный конец капиллярного элемента 30 проходит к фокусирующей зоне преобразователя 20 на микросхеме, при этом фокусирующая зона соответствует участку 40 распыления или участку испарения на микросхеме 15.The cylindrical shaped cartridge 16 is closed at its distal end facing the surfactant atomizer chip with a sealing element, such as a pierceable or punchable foil 160. The sealing element is pierced by a feed element in the form of a pointed capillary element 30, such as a needle or paper strip. The other, distal end of the capillary element 30 extends to the focusing zone of the transducer 20 on the chip, the focusing zone corresponding to the spray section 40 or the evaporation section on the chip 15.

На фиг. 2 показан другой вариант осуществления электронного устройства, генерирующего аэрозоль, причем одинаковые ссылочные номера используются для одинаковых или сходных элементов. На фиг. 2 распылитель 15 на ПАВ содержит два фокусирующих встречно-штыревых преобразователя 20, расположенных друг напротив друга. Участок 40 распыления проходит между двумя преобразователями 20. In fig. 2 shows another embodiment of an electronic aerosol generating device, wherein the same reference numerals are used for the same or similar elements. In fig. 2, the surfactant atomizer 15 contains two focusing interdigital transducers 20 located opposite each other. The spray section 40 extends between two transducers 20.

Оба преобразователя могут быть приведены в действие для генерирования поверхностных акустических волн. Благодаря этому, распыление в участке 40 распыления может быть улучшено, или может требоваться меньше мощности для достижения той же скорости испарения. В качестве альтернативы, один из двух преобразователей может быть приведен в действие для предоставления сигнала, характеризующего эффекты или состояние в участке распыления, например, скорость испарения или наличие или отсутствие жидкости. Указанный сигнал может быть применен в электронике 14 для управления и, возможно, адаптации процесса распыления.Both transducers can be driven to generate surface acoustic waves. Due to this, atomization in the atomization section 40 may be improved, or less power may be required to achieve the same evaporation rate. Alternatively, one of the two transducers may be actuated to provide a signal indicative of effects or conditions at the spray site, such as the rate of evaporation or the presence or absence of liquid. Said signal can be used in the electronics 14 to control and possibly adapt the spraying process.

В варианте осуществления по фиг. 2 дальний конец картриджа 16 закрыт слоем пористого материала 161. Пористый материал контактирует с фитилем 31, например полоской или нитью волокон или бумажной полоской, при этом фитиль 31 проходит от пористого материала 161 к участку 40 распыления на микросхеме 15. Благодаря такому расположению двух преобразователей 20, имеющих направление распространения волн, по существу перпендикулярное продольной оси устройства, фитиль 31 проходит между двумя преобразователями.In the embodiment of FIG. 2, the distal end of the cartridge 16 is covered by a layer of porous material 161. The porous material contacts a wick 31, such as a strip or strand of fibers or a paper strip, with the wick 31 extending from the porous material 161 to a spray section 40 on the chip 15. Due to this arrangement of the two transducers 20 having a direction of wave propagation substantially perpendicular to the longitudinal axis of the device, the wick 31 passes between the two transducers.

На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления электронного устройства, генерирующего аэрозоль, подобный показанному на фиг. 1, причем одинаковые ссылочные номера используются для одинаковых или сходных элементов. На фиг. 3 микросхема 15 распылителя на ПАВ содержит заостренную концевую часть 150, способствующую прокалывания прокалываемой мембраны 160 картриджа. Капилляр 32 выполнен с возможностью прохождения между внутренней частью картриджа 16 и участком 40 распыления микросхемы 15. Капилляр 32 может, например, представлять собой микроканал. In fig. 3 shows another embodiment of an electronic aerosol generating device similar to that shown in FIG. 1, with the same reference numbers being used for the same or similar elements. In fig. 3, the surfactant atomizer chip 15 includes a pointed end portion 150 that facilitates piercing the pierceable membrane 160 of the cartridge. The capillary 32 is configured to extend between the interior of the cartridge 16 and the spray portion 40 of the chip 15. The capillary 32 may, for example, be a microchannel.

С каждой стороны капилляра, сверху капилляра или с задней стороны микросхемы может быть расположен необязательный нагреватель.An optional heater may be located on each side of the capillary, on top of the capillary, or on the back of the chip.

На фиг. 4-17 показаны различные варианты осуществления микросхем 15 распылителя на ПАВ и примеры расположения и вариантов осуществления преобразователей, капиллярных элементов и нагревательных элементов.In fig. 4-17 show various embodiments of surfactant atomizer chips 15 and examples of arrangements and embodiments of transducers, capillary elements, and heating elements.

На фиг. 4 один встречно-штыревой преобразователь 21 расположен на части боковой поверхности пьезоэлектрической подложки. Преобразователь 21 содержит ряд прямых чередующихся электродов 210, расположенных параллельно (прямой преобразователь). Участок 40 распыления обозначен пунктирной линией и расположен возле преобразователя, но на противоположной части боковой поверхности пьезоэлектрической подложки. На фиг. 5 тот же преобразователь 21 снабжен электродами 215 отражателя. Прямые электроды 215 отражателя расположены параллельно электродам 210 преобразователя 21 и смежно со стороной преобразователя, противоположной стороне, обращенной к участку 40 распыления. Электроды отражателя могут отражать поверхностные акустические волны обратно в предусмотренном направлении распространения (в правую сторону на графических материалах). Преобразователь 21 может, например, иметь 20 пар электродов и 32 электрода 215 отражателя, расположенных на подложке из LiNbO₃. Материал электродов может быть золотом.In fig. 4, one interdigitated transducer 21 is located on part of the side surface of the piezoelectric substrate. The transducer 21 contains a number of straight alternating electrodes 210 arranged in parallel (direct transducer). The sputtering section 40 is indicated by a dotted line and is located near the transducer, but on the opposite part of the side surface of the piezoelectric substrate. In fig. 5, the same converter 21 is equipped with reflector electrodes 215. The straight reflector electrodes 215 are located parallel to the electrodes 210 of the transducer 21 and adjacent to the side of the transducer opposite the side facing the spray portion 40. The reflector electrodes can reflect surface acoustic waves back in the intended direction of propagation (to the right in the graphics). The transducer 21 may, for example, have 20 pairs of electrodes and 32 reflector electrodes 215 located on a LiNbO ₃ substrate. The electrode material may be gold.

Прямой преобразователь по фиг. 6 содержит электроды 216 отражателя, расположенные между электродами 210 преобразователя. Нагревательный элемент, например резистивный нагреватель 50 в форме печатной электрической цепи, расположен на подложке напротив участка 40 распыления.The direct converter according to FIG. 6 includes reflector electrodes 216 located between transducer electrodes 210. A heating element, such as a resistive heater 50 in the form of a printed circuit, is located on the substrate opposite the sputtering section 40.

На фиг. 7 показан пример фокусирующего встречно-штыревого преобразователя 20, имеющего изогнутые и сужающиеся электроды 211, фокусирующие генерируемые волны в небольшую фокусирующую зону 200 на поверхности подложки. Между электродами 211 преобразователя параллельно электродам преобразователя расположены изогнутые электроды 214 отражателя. In fig. 7 shows an example of a focusing interdigital transducer 20 having curved and tapered electrodes 211 that focus the generated waves into a small focusing zone 200 on the surface of a substrate. Between the transducer electrodes 211, curved reflector electrodes 214 are located parallel to the transducer electrodes.

На фиг. 8 показана микросхема 15 на ПАВ по фиг. 7 со встроенным нагревателем 50 на поверхности микросхемы и капиллярным элементом 31 в форме полоски, например фитилем или капилляром, расположенным над нагревателем 50 по существу вдоль направления распространения волн, генерируемых преобразователем 21. In fig. 8 shows the SAW chip 15 of FIG. 7 with a built-in heater 50 on the surface of the chip and a strip-shaped capillary element 31, such as a wick or capillary, located above the heater 50 substantially along the direction of propagation of the waves generated by the transducer 21.

На фиг. 9 показан разрез микросхемы по фиг. 8. Преобразователь 20 и нагреватель 50 расположены на одной и той же поверхности, верхней поверхности пьезоэлектрической подложки 151, например подложки из ниобата лития. Фитиль 31 частично расположен над нагревателем в близком контакте с ним для способствования нагреванию жидкости, транспортируемой в фитиле 31 от картриджа (не показан) к участку распыления, расположенному между преобразователем 20 и нагревателем 50. In fig. 9 shows a cross-section of the microcircuit according to FIG. 8. The transducer 20 and the heater 50 are located on the same surface, the top surface of the piezoelectric substrate 151, such as a lithium niobate substrate. The wick 31 is positioned partially above the heater in close contact therewith to assist in heating the liquid transported in the wick 31 from the cartridge (not shown) to the atomization portion located between the converter 20 and the heater 50.

На фиг. 10 и фиг. 11 показаны разрезы дополнительных вариантов осуществления микросхем 15 на ПАВ. На фиг. 10 нагреватель 50 расположен на противоположной стороне, задней стороне подложки 151. Нагреватель расположен так, чтобы «проходить» в участок распыления и «перекрываться» с фитилем 31, однако с подложкой 151 между ними. Для уменьшения пути, по которому тепло должно пройти через подложку для достижения жидкости в фитиле 31 или в участке распыления, толщина пьезоэлектрической подложки может быть уменьшена. На фиг. 11 преобразователь 20 и фитиль 31 расположены на поверхности пьезоэлектрического слоя 152, например, из LiNbO₃, ZnO, AlN или других пьезоэлектрических материалов, подходящих для применения в слоях для распылителя на ПАВ. Нагреватель 50 расположен на задней стороне слоя 152 в том положении, как описано и показано на фиг. 10. In fig. 10 and fig. 11 shows cross-sectional views of additional embodiments of SAW chips 15. In fig. 10, the heater 50 is located on the opposite side, the rear side of the substrate 151. The heater is positioned to "extend" into the spray area and "overlap" the wick 31, but with the substrate 151 in between. To reduce the path that heat must travel through the substrate to reach the liquid in the wick 31 or at the atomization site, the thickness of the piezoelectric substrate can be reduced. In fig. 11, the transducer 20 and wick 31 are located on the surface of a piezoelectric layer 152, such as LiNbO ₃ , ZnO, AlN, or other piezoelectric materials suitable for use in surfactant atomizer layers. The heater 50 is located on the rear side of the layer 152 in the position as described and shown in FIG. 10.

Слой 152 расположен на основе 153, например подложке, выполненной из стекла, керамики, кремния или металла. В производственных целях нагреватель может быть нанесен на подложку 153, при этом подложку затем снабжают пьезоэлектрическим слоем 152.Layer 152 is located on a substrate 153, such as a substrate made of glass, ceramic, silicon, or metal. For manufacturing purposes, the heater may be applied to a substrate 153, wherein the substrate is then provided with a piezoelectric layer 152.

Хотя было показано, что нагреватель расположен на микросхеме, нагреватель также может быть расположен, например, вдоль капиллярного материала или канала между микросхемой и картриджем, содержащим жидкость, образующую аэрозоль.Although the heater has been shown to be located on the chip, the heater may also be located, for example, along a capillary material or channel between the chip and the cartridge containing the aerosol-forming liquid.

На фиг. 12 и фиг. 13 два фокусирующих преобразователя 20, снабженные электродами отражателя, расположены друг напротив друга на пьезоэлектрической подложке 151. Два преобразователя 20 имеют общую фокусирующую зону 200 между преобразователями. В фокусирующей зоне 200 подложка 151 снабжена сквозным отверстием 155, через которое жидкость, образующая аэрозоль, может подаваться на верхнюю поверхность подложки 151. Капиллярный элемент 33 расположен под подложкой 151 для подачи жидкости в нижнюю часть сквозного отверстия 155. Необязательно, сквозное отверстие 155 может быть заполнено капиллярным материалом. В данном варианте осуществления область 41 распыления сконцентрирована на краях сквозного отверстия 155 на поверхности подложки 151. Острые края способствуют образованию очень тонкого слоя жидкости, образующей аэрозоль, что упрощает ее испарение.In fig. 12 and fig. 13 , two focusing transducers 20 provided with reflector electrodes are positioned opposite each other on a piezoelectric substrate 151. The two transducers 20 have a common focusing area 200 between the transducers. At the focusing zone 200, the substrate 151 is provided with a through hole 155 through which an aerosol-forming liquid can be supplied to the top surface of the substrate 151. A capillary element 33 is located below the substrate 151 to supply liquid to the bottom of the through hole 155. Optionally, the through hole 155 can be filled with capillary material. In this embodiment, the spray region 41 is concentrated at the edges of the through hole 155 on the surface of the substrate 151. The sharp edges promote the formation of a very thin layer of aerosol-forming liquid, making it easier to evaporate.

На фиг. 14 и фиг. 15 жидкость, образующая аэрозоль, подается на микросхему посредством капиллярного элемента в форме листа материала 34 фитиля. Лист 34 проходит на поверхность подложки 151 и частично покрывает ряд параллельных микроканалов 35, обеспеченных в поверхности подложки. Микроканалы проходят в участок распыления прямого преобразователя 21, также расположенного на поверхности подложки. Однако область 41 распыления сконцентрирована на краях микроканалов.In fig. 14 and fig. 15 , the aerosol-forming liquid is supplied to the chip via a capillary element in the form of a sheet of wick material 34. The sheet 34 extends onto the surface of the substrate 151 and partially covers a number of parallel microchannels 35 provided in the surface of the substrate. The microchannels pass into the sputtering area of the direct transducer 21, also located on the surface of the substrate. However, the sputtering region 41 is concentrated at the edges of the microchannels.

Подобный результат, когда участок 41 распыления сконцентрирован на краю 156 подложки, также может быть достигнут за счет утопленного капиллярного элемента 36, как показано на фиг. 16 и фиг. 17. Часть поверхности подложки была удалена, например, путем травления. На этой части поверхности более низкого уровня капиллярный элемент, такой как, например, полоска бумаги, расположен вровень с краем 156 нижней части для обеспечения транспортировки жидкости к краю 156.A similar result, where the spray region 41 is concentrated on the edge 156 of the substrate, can also be achieved by a recessed capillary element 36, as shown in FIG. 16 and fig. 17 . Part of the substrate surface has been removed, for example by etching. On this portion of the lower level surface, a capillary element, such as, for example, a strip of paper, is positioned flush with the edge 156 of the lower portion to facilitate transport of liquid to the edge 156.

Также поверхностная обработка подложки 151 может способствовать образованию тонких слоев жидкости, образующей аэрозоль. Поверхностная обработка также может способствовать локализации такого слоя. Например, и как показано на фиг. 18, участок 40 распыления (обозначенный пунктирными линиями) может быть обработан с образованием гидрофильной области, тогда как участки вне углубленного участка распыления могут быть гидрофобными областями 158.Also, the surface treatment of the substrate 151 may promote the formation of thin layers of aerosol-forming liquid. Surface treatment can also help localize such a layer. For example, and as shown in FIG. 18 , the spray portion 40 (indicated by dotted lines) may be treated to form a hydrophilic region, while areas outside the recessed spray portion may be hydrophobic regions 158.

Приведенные в качестве примера диапазоны мощности для приведения в действие микросхемы на ПАВ, содержащей один или два преобразователя, в устройстве, генерирующем аэрозоль, согласно настоящему изобретению составляют от 5 Ватт до 15 Ватт, предпочтительно менее 20 Ватт. Расстояния между электродами в типичном преобразователе составляют приблизительно 100 микрометров (в прямых преобразователях), тогда как расстояния между отражателями могут составлять приблизительно 50 микрометров.Exemplary power ranges for driving a SAW chip containing one or two converters in an aerosol generating device according to the present invention are from 5 Watts to 15 Watts, preferably less than 20 Watts. The distances between electrodes in a typical transducer are approximately 100 micrometers (in direct transducers), while the distances between reflectors can be approximately 50 micrometers.

Размеры прямоугольных микросхем на ПАВ, содержащих два преобразователя, составляют от приблизительно 50 мм на 20 мм до 55 мм на 25 мм.The dimensions of rectangular SAW chips containing two transducers range from approximately 50 mm by 20 mm to 55 mm by 25 mm.

Приведенные в качестве примера композиции жидкости, образующей аэрозоль, представляли собой от 40 процентов до 80 процентов пропиленгликоля, 20 процентов воды и от 0 процентов до 40 процентов глицерина. Жидкость, генерирующая аэрозоль, была нагрета до приблизительно 65 градусов Цельсия. Такая жидкость в объеме приблизительно 5 микролитров была распылена или испарена менее чем за 20 секунд, достигая скорости испарения от приблизительно 0,2 до 0,3 микролитров в секунду или выше.Exemplary aerosol-forming liquid compositions were 40 percent to 80 percent propylene glycol, 20 percent water, and 0 percent to 40 percent glycerin. The aerosol generating liquid was heated to approximately 65 degrees Celsius. Such liquid in a volume of approximately 5 microliters was atomized or evaporated in less than 20 seconds, achieving an evaporation rate of approximately 0.2 to 0.3 microliters per second or higher.

Claims

1. An aerosol generating device containing

a liquid storage portion for holding a liquid substrate forming an aerosol;

a surface acoustic wave atomizer for atomizing a liquid aerosol-forming substrate to form an aerosol; wherein the surface acoustic wave atomizer contains:

spray area, and

at least one transducer configured to generate surface acoustic waves to propagate along the surface of the atomizer on the surface acoustic waves, including a spray section, wherein the spray section contains a hydrophilic region;

the aerosol generating device additionally contains:

a supply member configured to supply a liquid substrate forming an aerosol from the liquid storage portion to the spray portion; And

a control system configured to control the operation of the sprayer using surface acoustic waves.

2. The aerosol generating device according to claim 1, wherein the hydrophilic region is formed by surface treatment of the spray area.

3. The aerosol generating device according to claim 1 or 2, wherein the areas outside the spray area are hydrophobic areas.

4. An aerosol generating device according to any one of claims. 1-3, in which the spray area is recessed.

5. An aerosol generating device according to any one of claims. 1-4, wherein at least one transducer is an interdigital transducer comprising electrodes located on a piezoelectric substrate.

6. The aerosol generating device according to any one of the preceding claims, wherein the at least one transducer is a focusing interdigital transducer having curved electrodes for focusing the generated waves into a focusing zone located at the spray site.

7. An aerosol generating device as claimed in any one of the preceding claims, wherein the spray portion extends to the edge of the atomizer on surface acoustic waves.

8. The aerosol generating device according to any one of the preceding claims, wherein a portion of the supply element is located adjacent to a spray portion of the surface acoustic wave atomizer, and the other portion of the supply element is configured to provide fluid communication with the liquid storage portion.

9. The aerosol generating device of any one of the preceding claims, wherein the supply element comprises at least one capillary element having capillary action to supply a liquid aerosol-forming substrate to a spray portion of the surface acoustic wave atomizer.

10. The aerosol generating device according to any one of the preceding claims, wherein the delivery element comprises a plurality of microchannels formed in the atomizer substrate by surface acoustic waves.

11. The aerosol generating device of any one of the preceding claims, wherein the at least one transducer comprises a first transducer, the surface acoustic wave atomizer comprising a second transducer.

12. The aerosol generating device of claim 11, wherein at least the second transducer is configured to generate an electrical signal indicative of physical information about the spray site or to generate additional surface acoustic waves.

13. The aerosol generating device of claim 11 or 12, wherein the first transducer is configured to generate first surface acoustic waves, and the second transducer is configured to generate second surface acoustic waves that propagate along the surface of the atomizer on surface acoustic waves, including a spray section, wherein the first and second transducers are arranged such that the first and second surface acoustic waves positively interfere with each other in the spray section.

14. The aerosol generating device of claim 11 or 12, wherein the second transducer is configured to generate second surface acoustic waves to focus the aerosol-forming liquid substrate at the spray site.

15. The aerosol generating device as claimed in any one of the preceding claims, further comprising a heater configured to heat the liquid substrate forming the aerosol.

16. The aerosol generating device of any one of the preceding claims, wherein the control system is configured to operate a heater to heat the aerosol-generating liquid substrate to a predetermined temperature.

17. The aerosol generating device according to claim 15 or 16, wherein the heater is integral with the surface acoustic wave atomizer.

18. The aerosol generating device according to claim 17, wherein the heater is located on the same surface of the surface acoustic wave atomizer as the atomization area.

19. The aerosol generating device according to claim 17, in which the heater is located on the surface of the atomizer on surface acoustic waves opposite to the atomization area.

20. An aerosol generating device according to any of the previous paragraphs. 15-19, in which at least a portion of the supply element is located above the heater.

21. The aerosol generating device according to any one of the preceding claims, wherein the surface of the surface acoustic wave atomizer further comprises an edge formed in the substrate of the surface acoustic wave atomizer such that the atomization portion is concentrated at the edge.

22. The aerosol generating device according to any one of the preceding claims, wherein the liquid storage portion, the surface acoustic wave atomizer, and the delivery member form parts of the cartridge, and wherein the device body includes a cavity for receiving the cartridge.

23. A cartridge for an aerosol generating system, wherein the cartridge contains:

a liquid storage portion for holding a liquid substrate forming an aerosol;

spray area, and

wherein the cartridge further comprises a supply element configured to supply a liquid aerosol-forming substrate from the liquid storage portion to the spray portion.

24. An aerosol-generating system containing a cartridge according to claim 23 and an aerosol-generating device containing a housing having a cavity for housing the cartridge, and a control system configured to control the operation of the atomizer on surface acoustic waves.

25. The aerosol generating system of claim 24, wherein the cartridge is removably attached to the aerosol generating device.