RU2813012C2

RU2813012C2 - Система, генерирующая аэрозоль, и картридж для системы, генерирующей аэрозоль, с улучшенным нагревательным узлом

Info

Publication number: RU2813012C2
Application number: RU2022100978A
Authority: RU
Inventors: Гийом ФРЕДЕРИК; Ихар ЗИНОВИК
Original assignee: Филип Моррис Продактс С.А.
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2024-02-06

Abstract

Изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, и картриджу для системы, генерирующей аэрозоль. Система, генерирующая пар, содержит: резервуар, удерживающий субстрат, генерирующий аэрозоль; и нагревательный узел, содержащий: нагревательный элемент; и керамический элемент, содержащий поры, причем одна сторона керамического элемента находится в сообщении по текучей среде с резервуаром, таким образом, что в поры из резервуара поступает субстрат, генерирующий аэрозоль, за счет капиллярного эффекта, а противоположная сторона керамического элемента находится в тепловом сообщении с нагревательным элементом. Нагревательный элемент нагревательного узла инкапсулирован в непроницаемый материал с обеспечением подавления сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль. Непроницаемый материал находится в сообщении по текучей среде с керамическим элементом. Нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания керамического элемента, содержащего в себе субстрат, генерирующий аэрозоль, для генерирования пара. Технический результат - обеспечение компоновки для системы, генерирующей аэрозоль, в которой подавляется сообщение по текучей среде между субстратом, образующим аэрозоль, и элементом, генерирующим аэрозоль. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, и картриджу для системы, генерирующей аэрозоль, которая выполнена с возможностью нагревания текучего субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. В частности, настоящее изобретение относится к удерживаемой рукой системе, генерирующей аэрозоль, выполненной с возможностью генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем.

Субстраты, образующие аэрозоль, для использования в определенных системах, генерирующих аэрозоль, могут содержать смесь различных компонентов. Например, жидкие субстраты, образующие аэрозоль, для использования в электронных сигаретах могут содержать смесь никотина и одного или более веществ для образования аэрозоля и необязательно ароматизаторы или кислотные вещества для корректировки сенсорного восприятия аэрозоля пользователем.

В некоторых удерживаемых рукой системах, генерирующих аэрозоль (см. например, CN 104643290 A, A24F 47/00, 27.05.2015), которые генерируют аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, могут присутствовать некоторые средства переноса субстрата в сообщение по текучей среде с элементом, генерирующем аэрозоль, для преобразования в аэрозоль, а также для восполнения субстрата, который был преобразован в аэрозоль элементом, генерирующим аэрозоль. Таким образом, как во время использования, так и хранения субстрат, образующий аэрозоль, может находиться в сообщении по текучей среде (например, в прямом контакте) с элементом, генерирующем аэрозоль. В зависимости от соответствующих составов субстрата и элемента, генерирующего аэрозоль, такое сообщение по текучей среде может приводить к возникновению взаимодействий (таких как химические реакции).

Было бы желательно обеспечить компоновку для системы, генерирующей аэрозоль, в которой подавляется сообщение по текучей среде и, таким образом, взаимодействия, такие как химические реакции, между субстратом, образующим аэрозоль, и элементом, генерирующим аэрозоль.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система, генерирующая пар, содержащая:

резервуар, удерживающий субстрат, генерирующий аэрозоль; и

нагревательный узел, содержащий:

нагревательный элемент и

керамический элемент, содержащий поры, причем одна сторона керамического элемента находится в сообщении по текучей среде с резервуаром, таким образом, что в поры из резервуара поступает субстрат, генерирующий аэрозоль, за счет капиллярного эффекта, а противоположная сторона керамического элемента находится в тепловом сообщении с нагревательным элементом,

причем нагревательный узел выполнен с возможностью подавления сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль, и

при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания керамического элемента, содержащего в себе субстрат, генерирующий аэрозоль, для генерирования пара.

В пределах подходящей части или частей системы пар может конденсироваться в аэрозоль для вдыхания пользователем.

Необязательно керамический элемент является планарным. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент необязательно содержит резистивный нагревательный элемент. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательный узел необязательно также содержит непроницаемый материал. Необязательно непроницаемый материал по существу окружает резистивный нагревательный элемент и подавляет сообщение по текучей среде между резистивным нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль. В некоторых конфигурациях необязательно непроницаемый материал содержит керамику или стекло, хотя следует понимать, что можно использовать любой подходящий непроницаемый материал. В одной конфигурации непроницаемый материал необязательно может содержать Al₂O₃ или AlN. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления непроницаемый материал необязательно находится в сообщении по текучей среде с керамическим элементом. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления непроницаемый материал необязательно касается керамического элемента. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент необязательно содержит металл. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент необязательно прикреплен к керамическому элементу. Следует понимать, что любой такой непроницаемый материал может быть предусмотрен для окружения любого другого подходящего нагревательного элемента, такого как индуктивный нагревательный элемент, и для подавления сообщения по текучей среде между таким нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль.

В неограничивающих конфигурациях, в которых нагревательный элемент содержит металл или другой(ие) элемент(ы), с которым(и) может взаимодействовать субстрат, генерирующий аэрозоль, непроницаемый материал может подавлять сообщение по текучей среде (например, прямой контакт) между металлом и субстратом, генерирующим аэрозоль, и, таким образом, может подавлять взаимодействия (например, химические реакции) между металлом и одним или более компонентами субстрата, генерирующего аэрозоль, что является преимуществом. Например, металлические нагревательные элементы для использования в электронных сигаретах могут быть изготовлены из сложных сплавов с высоким сопротивлением или могут содержать такие сплавы для достижения целевого сопротивления, совместимого с электроникой устройства. В таких системах рН субстрата, генерирующего аэрозоль, может варьировать в широком диапазоне, например, от рН 6 до рН 9, в зависимости от соответствующих концентраций компонентов субстрата (таких как никотин, ароматизатор или кислотные добавки). Сообщение по текучей среде между металлическим нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль (в частности, субстратом, который является кислотным или основным), может приводить к растворению металла в субстрате или химической реакции металла с одним или более компонентами субстрата, что может изменять свойства субстрата. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления сообщение по текучей среде между металлическим нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль, может допускать диффузию субстрата через поверхность металлического нагревательного элемента, в результате которой субстрат может достигать электрических соединителей, что потенциально может привести к повреждению таких соединителей и потенциально может сделать их непригодными для использования. В одном примере конфигурации субстрат, генерирующий аэрозоль (например, жидкость или гель), может быть кислотным, например, может иметь рН ниже 7,0.

Таким образом, может быть полезным уменьшение или подавление сообщения по текучей среде и, соответственно, любых взаимодействий между субстратом, генерирующим аэрозоль, и элементами, генерирующими аэрозоль, такими как нагревательные элементы, содержащие металл или другой(ие) элемент(ы), с которыми может взаимодействовать субстрат, генерирующий аэрозоль. В некоторых конфигурациях, предусмотренных в данном документе, металл или другой(ие) элемент(ы) элемента, генерирующего аэрозоль, с которым может взаимодействовать субстрат, генерирующий аэрозоль, полностью изолированы по текучей среде от субстрата, генерирующего аэрозоль, как во время использования, так и хранения, например, путем инкапсуляции такого металла или другого(их) элемента(ов) в непроницаемый материал. В других конфигурациях нагревательный элемент содержит лазер. Лазер можно использовать для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, без контакта по текучей среде с субстратом, подавляя, таким образом, потенциальные взаимодействия между элементами лазера и субстрата, что является преимуществом. В качестве иллюстрации, как один из вариантов, лазер может быть выполнен с возможностью нагревания керамического элемента с помощью лазерного излучения, вызывая генерирование пара. Лазер может иметь любую конфигурацию, подходящую для того, чтобы обеспечивать нагревание керамического элемента, достаточное для генерирования пара из субстрата, генерирующего аэрозоль, в нем. Например, необязательно излучение лазера может иметь мощность от приблизительно 1 до 10 Вт. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления излучение лазера необязательно может иметь длину волны от приблизительно 450 до 650 нм. Вне зависимости от конкретной конфигурации элемента, генерирующего аэрозоль, например, нагревательного элемента (такого как резистивный нагревательный элемент или лазер), конфигурации согласно настоящему изобретению могут подавлять взаимодействие между субстратом, генерирующем аэрозоль, и нагревательным элементом, генерирующим аэрозоль, подавляя, таким образом, изменение свойств субстрата и предотвращая повреждение любых компонентов (таких как металлические компоненты) элемента, генерирующего аэрозоль, или других компонентов системы, которые в противоположном случае могли бы произойти из-за контакта с субстратом. Это может улучшить ощущения пользователя или увеличить срок службы устройства. Настоящее изобретение может быть особенно полезным, в случае, когда субстрат, генерирующий аэрозоль (например, жидкость или гель), является кислотным.

Как указано выше, нагревательный узел также может содержать керамический элемент, содержащий поры. Керамический элемент может действовать в качестве капиллярного материала, в который поступает субстрат, образующий аэрозоль, из резервуара и который может нагреваться элементом, генерирующим аэрозоль, с образованием пара, что является преимуществом. Керамический элемент может содержать промежутки или отверстия, которые втягивают текучий субстрат, образующий аэрозоль, в керамический элемент за счет капиллярного эффекта. Например, структура керамического элемента может образовывать множество мелких каналов или трубок, через которые субстрат, образующий аэрозоль, может переноситься за счет капиллярного эффекта. В качестве иллюстрации поры необязательно могут содержать сеть сообщающихся пор, при этом поры необязательно имеют средний диаметр от приблизительно 1 мкм до приблизительно 2 мкм. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления поры необязательно содержат отверстия, образованные внутри керамического элемента. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления керамический элемент необязательно имеет пористость приблизительно от 40% до 60%.

Керамический элемент может содержать любой подходящий керамический материал или комбинацию материалов, по меньшей мере один из которых представляет собой керамический материал или содержит его. Примеры подходящих материалов, которые можно использовать в керамическом элементе, в комбинации с керамическим материалом, включают губчатый или вспененный материал, материалы на основе графита в форме волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или склеенные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна или нейлоновые волокна. Керамический материал керамического элемента может включать, например, материалы на основе керамики в форме волокон или спеченных порошков. В одной конфигурации керамический элемент необязательно может содержать Al₂O₃ или AlN.

Керамический элемент может иметь любые капиллярность и пористость, подходящие для применения с текучими субстратами, генерирующими аэрозоль, имеющими различные физические или химические свойства. Физические свойства субстрата, образующего аэрозоль, могут включать, без ограничения перечисленными: вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность переноса текучего субстрата, образующего аэрозоль, в керамический элемент и через него за счет капиллярного эффекта.

В альтернативном варианте осуществления или дополнительно резервуар, удерживающий субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал-носитель для удержания субстрата, образующего аэрозоль. Материал-носитель может необязательно представлять собой пеноматериал, губку или совокупность волокон. Материал-носитель необязательно может быть образован из полимера или сополимера. В одном варианте осуществления материал-носитель представляет собой или содержит скрученный полимер. Субстрат, образующий аэрозоль может выделяться в керамический элемент во время использования. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может быть представлен в капсуле, которая может быть соединена по текучей среде с керамическим элементом.

В некоторых конфигурациях система, генерирующая пар, согласно настоящему изобретению необязательно дополнительно содержит картридж и мундштук, выполненный с возможностью присоединения к картриджу, при этом картридж содержит по меньшей мере одно из резервуара и нагревательного узла. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления система, генерирующая аэрозоль, согласно настоящему изобретению необязательно также содержит кожух, содержащий впуск для воздуха, выпуск для воздуха и проход для потока воздуха, проходящий между ними, причем пар необязательно по меньшей мере частично конденсируется в аэрозоль в пределах канала для потока воздуха.

Например, в различных конфигурациях, предусмотренных в данном документе, картридж может содержать кожух, имеющий соединительный конец и мундштучный конец, удаленный от соединительного конца, при этом соединительный конец выполнен с возможностью соединения с блоком управления системы, генерирующей аэрозоль. Нагревательный узел может быть расположен полностью внутри картриджа или расположен полностью внутри блока управления, или может быть частично расположен внутри картриджа и частично расположен внутри блока управления. Например, нагревательный элемент (элемент, генерирующий аэрозоль) может быть расположен внутри картриджа или может быть расположен внутри блока управления, и керамический элемент независимо может быть расположен внутри картриджа или может быть расположен внутри блока управления. Необязательно сторона керамического элемента, которая находится в сообщении по текучей среде, также может находиться в сообщении по текучей среде с проходом для потока воздуха. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления сторона керамического элемента, которая находится в сообщении по текучей среде, может быть непосредственно обращена к отверстию в мундштучном конце. Такая ориентация планарного элемента, генерирующего аэрозоль, обеспечивает возможность простой сборки картриджа во время изготовления.

Электропитание может подаваться на элемент, генерирующий аэрозоль, от присоединенного блока управления через соединительный конец кожуха. В некоторых конфигурациях, элемент, генерирующий аэрозоль, необязательно расположен ближе к соединительному концу, чем к отверстию на мундштучном конце. Это позволяет обеспечить простой и короткий путь электрического соединения между источником питания в блоке управления и элементом, генерирующим аэрозоль.

Первая и вторая стороны элемента, генерирующего аэрозоль (например, нагревательного элемента), могут быть по существу планарными. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать по существу плоский нагревательный элемент, что обеспечивает простое изготовление. С геометрической точки зрения термин «по существу плоский» используется для обозначения нагревательного элемента, имеющего форму по существу двумерного топологического многообразия. Таким образом, по существу плоский нагревательный элемент проходит в двух направлениях по поверхности в значительно большей мере, чем в третьем направлении. В частности, размеры по существу плоского нагревательного элемента в двух измерениях в пределах поверхности по меньшей мере в пять раз больше, чем в третьем измерении, перпендикулярном этой поверхности. Примером по существу плоского нагревательного элемента является структура между двумя по существу воображаемыми параллельными поверхностями, при этом расстояние между этими двумя воображаемыми поверхностями по существу меньше, чем протяженность в пределах этих поверхностей. В некоторых вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент является планарным. В других вариантах осуществления по существу плоский нагревательный элемент является криволинейным вдоль одного или более измерений, например, образуя куполообразную форму или мостовую форму.

Нагревательный элемент может содержать одну или множество электрически проводящих нитей. Термин «нить» относится к электрической дорожке, расположенной между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей, соответственно, или несколько электрических путей могут сходиться в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.

Нагревательный элемент может представлять собой или может содержать массив нитей или проволок, например, расположенных параллельно друг другу. В некоторых конфигурациях нити или проволоки могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Сетка может быть образована с использованием разных типов плетеных или решетчатых структур. Например, по существу плоский нагревательный элемент может быть выполнен из проволоки, которая образует проволочную сетку. Необязательно сетка имеет конструкцию с гладким переплетением. Необязательно нагревательный элемент содержит проволочную решетку, изготовленную из сетчатой полосы. Однако следует понимать, что можно использовать любую подходящую конфигурацию и материал резистивного нагревательного элемента.

Например, нити нагревательного элемента могут содержать любой материал с подходящими электрическими свойствами или могут быть образованы из него. Подходящие материалы включают, без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированный товарный знак компании Titanium Metals Corporation. Примерами материалов являются нержавеющая сталь и графит, более предпочтительно нержавеющая сталь марок 300 серии, таких как AISI 304, 316, 304L, 316L. Кроме того, нагревательный элемент может содержать комбинации вышеописанных материалов. Например, комбинация материалов может использоваться для улучшения регулирования сопротивления нагревательного элемента. Например, материалы с высоким собственным сопротивлением могут комбинироваться с материалами с низким собственным сопротивлением. Это может обеспечить преимущество, если один из материалов является более предпочтительным по другим показателям, например, стоимости, обрабатываемости или другим физическим и химическим параметрам. По существу плоская компоновка нитей с повышенным сопротивлением обеспечивает преимущество, состоящее в снижении паразитных потерь. Нагреватели с высоким удельным сопротивлением обеспечивают преимущество, состоящее в возможности более эффективного использования энергии батареи.

В одной неограничивающей конфигурации нагревательный элемент содержит проволоки или образован из них. Более предпочтительно проволока изготовлена из металла, наиболее предпочтительно из нержавеющей стали. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей нагревательного элемента может составлять от 0,3 до 4 Ом. Необязательно электрическое сопротивление равно или выше 0,5 Ом. Необязательно электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей составляет от 0,6 до 0,8 Ом, например, приблизительно 0,68 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или тканого полотна из электрически проводящих нитей необязательно может быть по меньшей мере на порядок и необязательно по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление электрически проводящих контактных участков. Это обеспечивает локализацию тепла, сгенерированного за счет прохождения тока через нагревательный элемент, на сетке или матрице из электрически проводящих нитей. Полезно, чтобы нагревательный элемент имел низкое общее сопротивление, если питание в систему подается от батареи. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагревательный элемент. Это обеспечивает возможность быстрого нагрева нагревательным элементом электрически проводящих нитей до необходимой температуры.

Нагревательный узел может содержать части электрических контактов, электрически соединенные с нагревательным элементом. Части электрических контактов могут представлять собой две электропроводные контактные площадки или содержать их. Электрически проводящие контактные площадки могут быть расположены на области кромки нагревательного элемента. В качестве иллюстрации, по меньшей мере две электрически проводящие контактные площадки могут быть расположены по краям нагревательного элемента. Электрически проводящая контактная площадка может быть прикреплена непосредственно к электрически проводящим нитям нагревательного элемента. Электрически проводящая контактная площадка может содержать накладку из олова. В альтернативном варианте осуществления электрически проводящая контактная площадка может представлять собой единое целое с нагревательным элементом.

В конфигурациях, содержащих кожух, части контактов могут быть открыты через соединительный конец кожуха для обеспечения контакта с электрическими контактными штырями в блоке управления.

Резервуар может содержать кожух резервуара. Нагревательный узел или любой его подходящий компонент могут быть прикреплены к кожуху резервуара. Кожух резервуара может содержать формованный компонент или крепление, при этом формованный компонент или крепление сформованы поверх нагревательного узла. Формованный компонент или крепление может покрывать полностью или частично нагревательный элемент и может частично или полностью изолировать части электрического контакта от одного или обоих из прохода для потока воздуха и субстрата, образующего аэрозоль. Формованный компонент или крепление может содержать по меньшей мере одну стенку, образующую часть кожуха резервуара. Формованный компонент или крепление может образовывать путь потока от резервуара к керамическому элементу.

Кожух может быть выполнен из формуемого пластмассового материала, такого как полипропилен (РР) или полиэтилентерефталат (PET). Кожух может частично или полностью образовывать стенку резервуара. Кожух и резервуар могут быть выполнены за одно целое. В альтернативном варианте осуществления резервуар может быть выполнен отдельно от кожуха и соединен с кожухом.

В конфигурациях, в которых система согласно настоящему изобретению содержит картридж, картридж может содержать съемный мундштук, через который пользователь может вытягивать аэрозоль. Съемный мундштук может покрывать отверстие на мундштучном конце. В альтернативном варианте осуществления картридж может быть выполнен таким образом, чтобы пользователь имел возможность осуществления затяжки непосредственно через отверстие на мундштучном конце.

Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки текучим субстратом, образующим аэрозоль. В альтернативном варианте осуществления картридж может быть выполнен с возможностью утилизации в случае израсходования текучего субстрата, образующего аэрозоль, в резервуаре.

В конфигурациях, в которых система согласно настоящему изобретению дополнительно содержит блок управления, указанный блок управления может содержать по меньшей мере один элемент электрического контакта, выполненный с возможностью обеспечения электрического соединения с элементом, генерирующим аэрозоль, когда блок управления соединен с картриджем. Элемент электрического контакта необязательно может быть удлиненным. Элемент электрического контакта необязательно может быть подпружиненным. Элемент электрического контакта необязательно может контактировать с электрической контактной площадкой в картридже. Необязательно блок управления может содержать соединительный участок для взаимодействия с соединительным концом картриджа. Необязательно блок управления может содержать источник питания. Необязательно блок управления может содержать схему управления, выполненную с возможностью управления подачей мощности от источника питания на генерирующий аэрозоль элемент.

Схема управления необязательно может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микроконтроллер. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности на элемент, генерирующий аэрозоль. Мощность может подаваться на элемент, генерирующий аэрозоль, непрерывно после активации системы, или она может подаваться прерывисто, например, от затяжки к затяжке. Мощность может подаваться на элемент, генерирующий аэрозоль, в виде импульсов электрического тока.

Блок управления может содержать источник питания, выполненный с возможностью подачи мощности на по меньшей мере одно из системы управления и элемента, генерирующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать независимый источник питания. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать первый источник питания, выполненный с возможностью подачи питания на схему управления, и второй источник питания, выполненный с возможностью подачи питания на элемент, генерирующий аэрозоль.

Каждый такой источник питания может представлять собой или содержать источник питания постоянного тока. Источник питания может представлять собой или содержать батарею. Батарея может представлять собой или содержать литиевую батарею, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой или содержать никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой или содержать устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Необязательно источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может быть выполнен с возможностью выполнения множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов использования; например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода времени, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательного узла.

Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой или содержать удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь имел возможность прилагать всасывающее воздействие на мундштуке для втягивания аэрозоля через отверстие на мундштучном конце. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сравнимый с размером обычной сигары или сигареты. Система, генерирующая аэрозоль, необязательно может иметь общую длину от приблизительно 3 0 мм до приблизительно 150 мм. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.

Необязательно кожух может быть продолговатым. Кожух может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким.

Картридж, блок управления или система, генерирующая аэрозоль, могут содержать детектор затяжки, имеющий связь со схемой управления. Детектор затяжки может быть выполнен с возможностью обнаружения осуществления пользователем затяжки через проход для потока воздуха. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления картридж, блок управления или система, генерирующая аэрозоль, могут содержать датчик температуры, имеющий связь со схемой управления. Картридж, блок управления или система, генерирующая аэрозоль, могут содержать пользовательское средство ввода, такое как переключатель или кнопка. Пользовательское средство ввода может обеспечивать для пользователя возможность включения и выключения системы. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления картридж, блок управления или система, генерирующая аэрозоль, необязательно могут содержать средство индикации для индикации определенного количества текучего субстрата, образующего аэрозоль, находящегося в резервуаре, для пользователя. Схема управления может быть выполнена с возможностью активации средства индикации после определения количества текучего субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в резервуаре. Средство индикации может необязательно включать одно или более из следующего: световые индикаторы, такие как светодиоды, дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей, звуковые средства индикации, такие как динамик или зуммер, и вибрационные средства. Схема управления может быть выполнена с возможностью одного или более из следующего: включения световых индикаторов, отображения количества на дисплее, вывода звуков через динамик или зуммер и обеспечения вибрации вибрационным средством.

Резервуар может удерживать текучий субстрат, образующий аэрозоль, такой как жидкость или гель. В данном документе субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль, с образованием пара. Пар может конденсироваться с образованием аэрозоля. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, при комнатной температуре может представлять собой жидкость или содержать ее. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как жидкие, так и твердые компоненты. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Содержащий никотин текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать матрицу из никотиновой соли. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу устойчивыми к термическому разложению при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.

Текучий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в текучем субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%.

Во втором аспекте изобретения предложен способ генерирования пара, включающий:

удерживание, посредством резервуара, субстрата, генерирующего аэрозоль;

подавление сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль;

поступление в поры керамического элемента в сообщении по текучей среде с резервуаром и в тепловом сообщении с нагревательным элементом субстрата, генерирующего аэрозоль, за счет капиллярного эффекта;

нагревание посредством нагревательного элемента керамического элемента, содержащего в своих порах субстрат, генерирующий аэрозоль, с генерированием пара.

Признаки системы согласно первому аспекту настоящего изобретения могут быть применены ко второму аспекту настоящего изобретения.

Конфигурации изобретения будут далее подробно описаны лишь в качестве примера со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:

на Фиг. 1А представлено схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 1В представлено схематическое изображение другой системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 2А представлено схематическое изображение первого поперечного сечения картриджа в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 2В представлено схематическое изображение второго поперечного сечения картриджа в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 3А и 3В представлены иллюстративные изображения примера нагревательного узла в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 3С представлен график характеристик различных конфигураций пористого керамического элемента в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 4А и 4В представлены иллюстративные изображения примеров нагревательных узлов в соответствии с настоящим изобретением;

на Фиг. 5A-5D представлены иллюстративные изображения дополнительных примеров нагревательных узлов в соответствии с настоящим изобретением; и

на Фиг. 6 показана последовательность операций в примере способа в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 1А представлено схематическое изображение системы 100, генерирующей аэрозоль (системы, генерирующей пар), в соответствии с настоящим изобретением. Система 100 содержит два основных компонента: картридж 20 и блок 10 управления. Соединительный конец 2 картриджа 20 разъемно соединен с соответствующим соединительным концом 1 блока 10 управления. Блок 10 управления содержит батарею 12, которая в этом примере представляет собой перезаряжаемую литий-ионную батарею, и схему 13 управления. Система 100, генерирующая аэрозоль, является портативной и может иметь размер, сравнимый с размером обычной сигары или сигареты.

Картридж 20 содержит кожух 21, содержащий нагревательный узел 30 и резервуар 24. Текучий субстрат, образующий аэрозоль, удерживается в резервуаре 24. Верхняя часть резервуара 24 соединена с нижней частью резервуара 24, изображенного на Фиг. 1А. Нагревательный узел 30 принимает субстрат из резервуара 24 и нагревает субстрат с генерированием пара. Более конкретно, нагревательный узел 30 содержит керамический элемент 31, содержащий поры, и нагревательный элемент 32. Одна сторона керамического элемента 31 находится в сообщении по текучей среде с резервуаром 24 (например, посредством каналов 28 для текучей среды) таким образом, что в поры может поступать субстрат, образующий аэрозоль, из резервуара 24 за счет капиллярного эффекта. Противоположная сторона керамического элемента 31 находится в тепловой связи с нагревательным элементом 32. Необязательно керамический элемент 31 является планарным. Нагревательный узел 30 выполнен с возможностью подавления сообщения по текучей среде между нагревательным элементом 32 и субстратом, генерирующим аэрозоль. Нагревательный элемент 32 выполнен с возможностью нагревания керамического элемента 31, содержащего в себе субстрат, генерирующий аэрозоль, с генерированием пара.

В показанной конфигурации проход 23 для потока воздуха проходит через картридж 20 от впуска 29 для воздуха, вдоль нагревательного узла 30 и через проход 23 через резервуар 24 к отверстию 22 на мундштучном конце в кожухе 21 картриджа. Система 100 выполнена таким образом, что пользователь имеет возможность осуществления затяжки или всасывания через отверстие 22 на мундштучном конце картриджа 20 для втягивания аэрозоля в свой рот. В процессе работы, когда пользователь делает затяжку на отверстии 22 на мундштучном конце, воздух втягивается в проход 23 потока воздуха и через него из впуска 29 для воздуха и вдоль нагревательного узла 30, как показано пунктирными стрелками на Фиг. 1А, к отверстию 22 на мундштучном конце. Схема 13 управления управляет подачей электроэнергии от батареи 12 к картриджу 20 посредством электрических соединений 15 (в блоке 10 управления), соединенных с электрическими соединениями 34 (в картридже 20), когда система активирована. Это, в свою очередь, регулирует количество и свойства пара, создаваемого нагревательным узлом 30. Схема 13 управления может содержать датчик потока воздуха, и схема 13 управления может подавать электропитание на нагревательный узел 30, когда пользователь осуществляет затяжку на картридже 20, что обнаруживается датчиком потока воздуха. Управляющая компоновка данного типа является общепринятой в системах, генерирующих аэрозоль, таких как ингаляторы и электронные сигареты. Таким образом, при осуществлении пользователем затяжки на отверстии 22 на мундштучном конце картриджа 20 нагревательный узел 30 активируется и вырабатывает пар, захватываемый потоком воздуха, проходящим через проход 23 для потока воздуха. Пар по меньшей мере частично охлаждается внутри прохода 23 для потока воздуха с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя через отверстие 22 на мундштучном конце.

В некоторых конфигурациях нагреватель 32 необязательно содержит резистивный нагревательный элемент и непроницаемый материал. Непроницаемый материал может по существу окружать резистивный нагревательный элемент и может подавлять сообщение по текучей среде между резистивным нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль. Например, непроницаемый материал может подавлять прямой контакт между резистивным нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль, и, таким образом, подавлять взаимодействия (такие как химические реакции) между резистивным нагревательным элементом и элементом, генерирующим аэрозоль. Примеры конфигураций нагревательных узлов, которые включают керамические элементы, резистивные нагревательные элементы и непроницаемые материалы, описаны в другой части данного документа, например, со ссылкой на Фиг. 3А-5D. Например, непроницаемый материал необязательно может содержать керамику или стекло. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления резистивный нагревательный элемент необязательно может содержать металл. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления непроницаемый материал может быть в сообщении по текучей среде с керамическим элементом 31 и необязательно может касаться керамического элемента 31. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент 32 необязательно может быть прикреплен к керамическому элементу 31.

В альтернативном варианте осуществления на Фиг. 1 В представлено схематическое изображение другой системы 100', генерирующей аэрозоль, которая содержит альтернативный нагревательный узел 30', содержащий керамический элемент 31 и альтернативный нагревательный элемент 32'. В конфигурации, представленной на Фиг. 1 В, нагревательный элемент 32' содержит лазер, который нагревает керамический элемент 31 с генерированием пара из субстрата, генерирующего аэрозоль, внутри керамического элемента. Предпочтительно лазер генерирует лазерное излучение с длиной волны и мощностью, достаточными для испарения субстрата, генерирующего аэрозоль, внутри керамического элемента, например, мощностью в диапазоне приблизительно от 1 до 10 Вт или длиной волны в диапазоне приблизительно от 450 до 650 нм. Конкретные примеры длин волн, которые может генерировать лазер, составляют 532 нм, 450 нм или 650 нм. Другие части альтернативной системы 100' могут быть выполнены аналогично тому, как описано в других частях данного документа.

Следует понимать, что нагревательный элемент и керамический элемент соответственно и независимо могут быть расположены в любой подходящей части системы 100 или системы 100' и в любых подходящих положениях друг относительно друга. Например, в таких конфигурациях, как показано на Фиг. 1А, нагревательный элемент 32 может находиться в прямом контакте с керамическим элементом 31, а в таких конфигурациях, как показано на Фиг. 1В, нагревательный элемент 32' может быть расположен на расстоянии от керамического элемента 31. В качестве другого примера в таких конфигурациях, как показано на Фиг. 1А, и нагревательный элемент 32, и керамический элемент 31 могут быть расположены внутри картриджа 20, а в таких конфигурациях, как показано на Фиг. 1В, нагревательный элемент 32' может быть расположен внутри блока 10' управления, а керамический элемент 31 может быть расположен внутри картриджа 20'. В дополнительных конфигурациях (не показанных конкретно) и нагревательный элемент, и керамический элемент могут быть расположены внутри блока управления, или нагревательный элемент может быть расположен внутри картриджа, а керамический элемент может быть расположен внутри блока управления. Независимо от соответствующей части системы, в которой расположены керамический элемент и нагреватель, керамический элемент и нагреватель могут в соответствующих случаях находиться в прямом контакте друг с другом или могут быть расположены на расстоянии друг от друга.

На Фиг. 2А представлено первое поперечное сечение картриджа в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На Фиг. 2В представлено второе поперечное сечение картриджа, перпендикулярное поперечному сечению по Фиг. 2а. Картридж, показанный на Фиг 2А-2В, в соответствующих случаях можно использовать в качестве картриджа 20, показанного на Фиг. 1А, и в соответствующих случаях можно модифицировать для применения в качестве картриджа 20', показанного на Фиг. 1В.

Картридж 220 по Фиг. 2А-2В содержит внешний кожух 221, имеющий мундштучный конец с отверстием 222 на мундштучном конце и соединительный конец 202, противоположный мундштучному концу. Внутри кожуха 221 находится резервуар 224 (например, резервуар для жидкости), содержащий текучий субстрат, образующий аэрозоль. Нагревательный узел 230 удерживается в держателе 203 нагревателя. Керамический элемент, содержащий поры (пористый керамический фитиль) 231, примыкает к нагревательному элементу, содержащему нагревательную дорожку 2 33 и непроницаемую керамическую капсуляцию 232 в центральной области нагревательного узла 230. Керамический элемент 231 ориентирован таким образом, чтобы переносить текучий субстрат, образующий аэрозоль, к нагревательному элементу 232, 233. Необязательно нагревательный элемент 233 содержит сетчатый нагревательный элемент, выполненный из множества нитей. Подробности конструкции этого типа нагревательного элемента можно найти, например, в WO 2015/117702. Проход для потока воздуха (камера для потока воздуха) 223 проходит от впусков 229 для воздуха, вдоль керамического элемента 231, в котором пар захватывается потоком воздуха, и через резервуар 224.

Каждый из нагревательного элемента 232, 233 и керамического элемента 231 является в целом планарным. Первая поверхность керамического элемента 231 обращена к резервуару 224 и находится с ним в контакте по текучей среде посредством каналов 228 для текучей среды. Вторая поверхность керамического элемента 231 касается непроницаемой керамической капсуляцией 232 и необязательно скреплена с ней. Необязательно нагревательный узел 230 расположен ближе к соединительному концу 202 с обеспечением возможности простого и надежного осуществления электрического соединения нагревательного узла 230 с источником питания.

На Фиг. 3А-3В представлены изображения примера нагревательного узла 330, который может быть включен, например, в систему 100, показанную на Фиг. 1А, или в картридж 220, показанный на Фиг. 2А-2В. Нагревательный узел 330 содержит керамический элемент 331, содержащий поры, нагревательную дорожку 333 (резистивный нагревательный элемент), непроницаемый материал 332, по существу окружающий нагревательную дорожку 333, и электрические межсоединения 334, выполненные с возможностью соединения с электрическими межсоединениями 15 в блоке 10 управления таким образом, как показано на Фиг. 1А-1В. Кроме того, непроницаемый материал 332 по существу окружает концы электрических соединений 334, где они соприкасаются с нагревательной дорожкой 333. В конфигурации, показанной на Фиг. 3А-3В, керамический элемент 331 касается непроницаемого материала 332 и склеен с ним. Во время использования в поры керамического элемента 331 поступает текучий субстрат, генерирующий аэрозоль, из резервуара 24 или 224 за счет капиллярного эффекта, и непроницаемый материал 332 подавляет сообщение по текучей среде между нагревательной дорожкой 333 и субстратом, генерирующим аэрозоль, тем самым подавляя взаимодействие между любым материалом(ами) нагревательной дорожки 333 и любыми компонентами субстрата. В ответ на получение питания от блока 10 управления через электрические межсоединения 334 нагревательная дорожка 333 нагревает непроницаемый материал 332, который, в свою очередь, нагревает керамический элемент 331 за счет прямого теплового контакта, генерируя пар из субстрата, генерирующего аэрозоль, в порах керамического элемента 331.

Керамический элемент 331, непроницаемый материал 332, нагревательная дорожка 333 и электрические межсоединения независимо могут включать любые подходящие материалы или комбинации материалов и любую подходящую конфигурацию для обеспечения возможности того, чтобы нагревательная дорожка 333 нагревала керамический элемент 331 в достаточной степени для генерирования пара, при этом подавляя сообщение по текучей среде между нагревательным дорожкой 333 и субстратом, генерирующим аэрозоль. Например, керамический элемент 331 необязательно может содержать пористую керамику, такую как Al₂O₃ или AlN. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления керамический элемент 331 необязательно может иметь пористость, составляющую 40-60%. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления керамический элемент 331 необязательно может иметь средний диаметр пор, составляющий 1-2 мкм. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления, непроницаемый материал 332 может содержать непористую керамику, такую как Al₂O₃ или AlN. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления непроницаемый материал 332 может содержать стекло. В одном примере конфигурации непроницаемый материал 332 содержит непористую керамику, которая инкапсулирует нагревательную дорожку 333, и стекло, которое инкапсулирует концы электрических контактов 334. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления нагревательная дорожка 333 может содержать металл, такой как вольфрам (W). В некоторых конфигурациях керамический элемент 331 и непроницаемый материал 332 могут быть скреплены вместе, например, склеены друг с другом с применением теплостойкого неорганического соединения, которое содержит одну или более добавок на основе Al₂O₃, Zr, солей SiO₂ и Si или состоит из них.

Кроме того, поры керамического элемента 331 могут иметь любую подходящую конфигурацию. Например, поры необязательно могут включать сеть сообщающихся пор или могут содержать отверстия, образованные внутри керамического элемента, или могут включать как такую сеть, так и такие отверстия. На Фиг. 3С представлен график характеристик различных конфигураций пористого керамического элемента, состоящего из Al₂O₃. Например, на Фиг. 3С представлен график совокупного объема и относительного объема пор керамического элемента 331 в зависимости от диаметра пор и распределения пор по размеру.

На Фиг. 4А-4В и 5A-5D представлены изображения других примеров нагревательных узлов, которые могут быть включены, например, в систему 100, представленную на Фиг. 1А, или в картридж 220, представленный на Фиг. 2А-2В. На Фиг. 4А поры керамического элемента 431 могут содержать сеть сообщающихся пор, и нагревательный элемент 432 может иметь такой же внешний диаметр, как и керамический элемент 431 (в одной неограничивающей конфигурации 8 мм), и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 431 (например, 2 мм). На Фиг. 4В поры керамического элемента 431' могут включать сеть сообщающихся пор, и нагревательный элемент 432' может иметь такой же внешний диаметр, как и керамический элемент 431' (в одной неограничивающей конфигурации, 8 мм), и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 431' (например, 2 мм). На Фиг. 5А поры керамического элемента 531 могут содержать отверстия (например, пять отверстий), образованные в керамическом элементе, и нагревательный элемент 532 может иметь такой же внешний диаметр, как и керамический элемент 531 (в одной неограничивающей конфигурации 8 мм) и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 531 (например, 2 мм). На Фиг. 5В поры керамического элемента 531' могут содержать отверстия (например, семь отверстий), образованных в керамическом элементе, и нагревательный элемент 532' может иметь такой же внешний диаметр, как и керамический элемент 531' (в одной неограничивающей конфигурации 8 мм), и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 531' (например, 2 мм). На Фиг. 5С поры керамического элемента 535 могут содержать отверстия (например, пять отверстий), образованные в керамическом элементе, и нагревательный элемент (не показанный на Фиг. 5С) может иметь меньший внешний диаметр (например, 8 мм), чем внешний диаметр керамического элемента 535 (например, 11 мм) и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 535 (например, 2 мм). На Фиг. 5D поры керамического элемента 535' могут содержать отверстия (например, семь отверстий), образованные в керамическом элементе, и нагревательный элемент (не показан на Фиг. 5D) может иметь меньший внешний диаметр (например, 8 мм), чем внешний диаметр керамического элемента 535' (например, 11 мм) и меньшую толщину (например, 1 мм), чем толщина керамического элемента 535' (например, 2 мм). Следует понимать, что керамические элементы и нагревательные элементы согласно настоящему изобретению могут иметь любой подходящий размер, количество и тип пор.

Кроме того, следует понимать, что керамические элементы, такие как описанные со ссылкой на Фиг. 3A-5D или такие как описанные в другой части данного документа, в соответствующих случаях можно использовать вместе с нагревательными элементами, отличными от резистивных нагревательных элементов, инкапсулированных непроницаемыми материалами, например, можно применять вместе с лазерными нагревательными элементами, такими как описанные со ссылкой на Фиг. 1В и в других частях данного документа.

Далее вкратце будет описан пример порядка работы системы 100, 100'. Сначала систему включают с помощью переключателя на блоке 10 управления (не показан на Фиг. 1А-1В). Система может содержать датчик потока воздуха, сообщающийся по текучей среде с проходом для потока воздуха, и она может быть активирована затяжками. Это означает, что схема 13 управления выполнена с возможностью подачи питания на нагревательный узел 30, 30' на основании сигналов от датчика потока воздуха. Если пользователь хочет вдохнуть аэрозоль, он осуществляет затяжку через отверстие 22 на мундштучном конце системы. В альтернативном варианте осуществления подача питания на нагревательный узел 30, 30' может быть основана на активации переключателя пользователем. При подаче питания на нагревательный узел 30, 30' этот нагревательный узел 32, 32' нагревается до температуры выше температуры испарения текучего субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, субстрат, образующий аэрозоль, в порах керамики 31 испаряется и выходит в проход 23 для потока воздуха. Смесь воздуха, втягиваемого через впуск 29 для воздуха, и пара от керамики 31 втягивается через проход 23 для потока воздуха в направлении отверстия 22 на мундштучном конце. По мере прохождения через проход 23 для потока воздуха пар по меньшей мере частично охлаждается с образованием аэрозоля, который затем втягивается в рот пользователя. В момент окончания осуществления затяжки пользователем или по истечении установленного периода времени прерывается подача питания на нагревательный узел 30, 30', и нагреватель снова охлаждается перед следующей затяжкой.

На Фиг. 6 показана последовательность операций в примере способа 600. Хотя операции способа 600 описаны со ссылкой на элементы систем 100, 100', следует понимать, что операции могут быть реализованы любыми другими выполненными соответствующим образом системами.

Способ 600 включает удержание субстрата (61), генерирующего аэрозоль, с помощью резервуара. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой или содержать жидкость или гель и может удерживаться внутри резервуара, выполненного аналогично резервуару 24, показанному на Фиг. 1А-1В, или резервуара, выполненного аналогично резервуару 224, показанному на Фиг. 2А-2В.

Способ 600, показанный на Фиг. 6, включает подавление сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом (62), генерирующим аэрозоль. Например, нагревательный элемент может быть по существу окружен непроницаемым материалом таким образом, как описано со ссылкой на нагревательный элемент 32 на Фиг. 1А, нагревательную дорожку 233 на Фиг. 2А-2В, нагревательную дорожку 333 на Фиг. 3А-3В или нагревательный элемент на Фиг. 4A-5D. Или, например, нагревательный элемент может быть соответствующим образом отделен (например, расположен на расстоянии) от керамического элемента, который принимает субстрат, генерирующий аэрозоль, например, как описано со ссылкой на нагревательный элемент 32' на Фиг. 1В.

Способ 600, показанный на Фиг. 6, также включает поступление в поры керамического элемента в сообщении по текучей среде с резервуаром и в тепловой связи с нагревательным элементом субстрата, генерирующего аэрозоль, за счет капиллярного эффекта (63). Например, керамический элемент может находиться в сообщении по текучей среде с резервуаром посредством каналов для текучей среды таким образом, как описано в отношении керамических элементов 31 или 31', резервуара 24 и каналов 28 для текучей среды на Фиг. 1А-1В, или таким образом, как описано в отношении керамического элемента 231, резервуара 224 и каналов 228 для текучей среды на Фиг. 2А-2В. Дополнительно или в альтернативном варианте осуществления керамический элемент может находиться в тепловой связи с нагревательным элементом таким образом, как описано в отношении керамического элемента 31 и нагревательного элемента 32 на Фиг. 1А, или таким образом, как описано в отношении керамического элемента 31' и нагревательного элемента 32' на Фиг. 1В, или таким образом, как описано в отношении керамического элемента 231 и нагревательного элемента 232, 233 на Фиг. 2А-2В. Керамический элемент может иметь любую подходящую конфигурацию пор, которые могут втягивать и в которые может поступать субстрат, генерирующий аэрозоль, за счет капиллярного эффекта, например, описанную со ссылкой на Фиг. 3А-3С, 4А-4В или 5A-5D.

Способ 600, показанный на Фиг. 6, также включает нагревание посредством нагревательного элемента керамического элемента, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, в своих порах, с генерированием пара (64). Например, керамический элемент может быть выполнен с возможностью нагревания керамического элемента с генерированием пара таким образом, как описано в отношении керамического элемента 31 и нагревательного элемента 32 на Фиг. 1А, или таким образом, как описано в отношении керамического элемента 31' и нагревательного элемента 32' на Фиг. 1В, или таким образом, как описано в отношении керамического элемента 231 и нагревательного элемента 232, 233 на Фиг. 2А-2В. Образующийся таким образом пар может конденсироваться в аэрозоль.

Хотя некоторые конфигурации настоящего изобретения были описаны по отношению к системе, содержащей блок управления и отдельный, но выполненный с возможностью присоединения картридж, следует понимать, что элементы могут быть в соответствующих случаях представлены в цельной системе, генерирующей аэрозоль.

Также следует понимать, что возможны альтернативные геометрические параметры в рамках объема настоящего изобретения. В частности, картридж и блок управления и любые их компоненты могут иметь другую форму и конфигурацию.

Система, генерирующая аэрозоль, имеющая описанную конструкцию, обладает рядом преимуществ. Возможность взаимодействий (таких как химические реакции) между субстратом, генерирующим аэрозоль, и материалами нагревательного элемента может быть подавлена путем подавления сообщения по текучей среде между ними. Вероятность повреждения или коррозии материалов в системе веществами субстрата, генерирующего аэрозоль, значительно снижается. Эта конструкция является надежной и недорогой и может подавлять изменение субстрата, генерирующего аэрозоль, или разрушение системы.

Claims

1. Система, генерирующая пар, содержащая:

нагревательный узел, содержащий:

нагревательный элемент; и

причем нагревательный элемент нагревательного узла инкапсулирован в непроницаемый материал с обеспечением подавления сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль,

при этом непроницаемый материал находится в сообщении по текучей среде с керамическим элементом, и

2. Система, генерирующая пар, по п. 1, отличающаяся тем, что нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный элемент.

3. Система, генерирующая пар, по п. 2, отличающаяся тем, что нагревательный узел содержит непроницаемый материал, окружающий резистивный нагревательный элемент, и подавляющий сообщение по текучей среде между резистивным нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль.

4. Система, генерирующая пар, по любому из п. 2 или 3, отличающаяся тем, что резистивный нагревательный элемент содержит металл.

5. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что непроницаемый материал содержит керамику или стекло.

6. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что непроницаемый материал касается керамического элемента или прикреплен к нему.

7. Система, генерирующая пар, по п. 1, отличающаяся тем, что нагревательный элемент содержит лазер, выполненный с возможностью нагревания керамического элемента с помощью лазерного излучения.

8. Система, генерирующая пар, по п. 7, отличающаяся тем, что лазерное излучение имеет мощность от 1 Вт до 10 Вт.

9. Система, генерирующая пар, по любому из п. 7 или 8, отличающаяся тем, что лазерное излучение имеет длину волны от 450 до 650 нм.

10. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поры содержат сеть сообщающихся пор.

11. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что керамический элемент содержит Al₂O₃ или AlN.

12. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что керамический элемент имеет пористость, составляющую от 40% до 60%.

13. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поры характеризуются средним диаметром от 1 мкм до 2 мкм.

14. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что поры содержат отверстия, образованные внутри керамического элемента.

15. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит никотин.

16. Система, генерирующая пар, по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая картридж и мундштук, выполненный с возможностью присоединения к картриджу, при этом картридж содержит по меньшей мере одно из резервуара и нагревательного узла и дополнительно содержит кожух, содержащий впуск для воздуха, выпуск для воздуха и проход для потока воздуха, проходящий между ними, причем пар по меньшей мере частично конденсируется в аэрозоль в проходе для потока воздуха.

17. Способ генерирования пара, включающий:

инкапсулирование нагревательного элемента в непроницаемом материале с подавлением сообщения по текучей среде между нагревательным элементом и субстратом, генерирующим аэрозоль;

нагревание посредством нагревательного элемента керамического элемента, содержащего в своих порах субстрат, генерирующий аэрозоль, с генерированием пара;

при этом непроницаемый материал находится в сообщении по текучей среде с керамическим элементом.