RU2817680C1 - Устройство, генерирующее аэрозоль, с теплоизолированным нагревателем - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к нагревателю в сборе для устройства, к устройству, генерирующему аэрозоль с таким нагревателем, а также и к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль и субстрат, образующий аэрозоль. Изобретение позволяет уменьшить потери тепла из нагревательной камеры, теплоизолировать нагревательную камеру по отношению к другим компонентам устройства, генерирующего аэрозоль, снизить нагрев внешнего корпуса устройства, за который берется пользователь. Для этого нагреватель в сборе содержит нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит корпус нагревателя. Корпус нагревателя расположен вокруг нагревательной камеры. Корпус нагревателя дополнительно расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры. Нагреватель в сборе дополнительно содержит первую соединительную стенку и вторую соединительную стенку. Нагреватель в сборе дополнительно содержит воздухонепроницаемое полое пространство. Между нагревательной камерой, корпусом нагревателя и первой и второй соединительными стенками образовано воздухонепроницаемое полое пространство. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к нагревателю в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и субстрат, образующий аэрозоль.

Известным является предоставление устройства, генерирующего аэрозоль, для генерирования вдыхаемого пара. Такие устройства могут нагревать субстрат, образующий аэрозоль, содержащийся в изделии, образующем аэрозоль, без сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь форму стержня для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент обычно расположен в нагревательной камере или вокруг нее для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, после того, как изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль.

Тепло, производимое нагревательным элементом, может непреднамеренно отводиться от нагревательной камеры. Тепло может рассеиваться в окружающую среду или на другие компоненты системы, генерирующей аэрозоль. Тепло может непреднамеренно отводиться от нагревательной камеры за счет конвекции свободного воздуха. Тепло может непреднамеренно отводиться от нагревательной камеры посредством теплопроводности через компоненты устройства, генерирующего аэрозоль. Тепло может непреднамеренно отводиться от нагревательной камеры посредством теплопроводности через компоненты изделия, генерирующего аэрозоль, например, через субстрат, образующий аэрозоль. Отвод тепла от нагревательной камеры может привести к нагреву компонентов устройства, которые не предназначены для нагрева. Например, корпус устройства, за который берется пользователь, может стать неприятно горячим. Отвод тепла от нагревательной камеры может привести к потерям тепла внутри нагревательной камеры. Потери тепла внутри нагревательной камеры могут привести к менее эффективному нагреву. Для нагрева нагревательной камеры до требуемой температуры может потребоваться избыточное количество энергии.

Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое могло бы уменьшить потери тепла из нагревательной камеры. Было бы желательно теплоизолировать нагревательную камеру по отношению к другим компонентам устройства, генерирующего аэрозоль. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое могло бы снизить нагрев внешнего корпуса устройства, за который берется пользователь. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое могло бы обеспечить эффективную теплоизоляцию. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое могло бы обеспечить эффективную теплоизоляцию при низкой стоимости производства. Было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, которое могло бы обеспечить легкую теплоизоляцию.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предложен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель в сборе может содержать нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе может содержать корпус нагревателя. Корпус нагревателя может быть расположен вокруг нагревательной камеры. Корпус нагревателя может быть расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры. Нагреватель в сборе может содержать первую соединительную стенку. Нагреватель в сборе может дополнительно содержать вторую соединительную стенку. Нагреватель в сборе может содержать воздухонепроницаемое полое пространство. Между нагревательной камерой, корпусом нагревателя и первой и второй соединительными стенками может быть образовано воздухонепроницаемое полое пространство.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предложен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе содержит корпус нагревателя. Корпус нагревателя расположен вокруг нагревательной камеры. Корпус нагревателя дополнительно расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры. Нагреватель в сборе дополнительно содержит первую соединительную стенку и вторую соединительную стенку. Нагреватель в сборе дополнительно содержит воздухонепроницаемое полое пространство. Между нагревательной камерой, корпусом нагревателя и первой и второй соединительными стенками образовано воздухонепроницаемое полое пространство.

Преимущественно тепловые потери из-за циркуляции воздуха между внутренней частью корпуса нагревателя и наружным воздухом могут быть уменьшены или предотвращены, например, по меньшей мере частично за счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры. Создание воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры также может помочь уменьшить или избежать тепловых потерь из-за конвекции воздуха внутри воздухонепроницаемого полого пространства. Преимущественно за счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры может быть обеспечена теплоизоляция нагревательной камеры по отношению к внешней поверхности корпуса нагревателя. За счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры предусмотрен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, который может уменьшить потери тепла из нагревательной камеры. За счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры предусмотрен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, который может уменьшить нагрев внешнего корпуса устройства, за которое берется пользователь. За счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры предусмотрен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, который может обеспечить эффективную теплоизоляцию. За счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры предоставлен нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, который может обеспечить эффективную теплоизоляцию при низкой стоимости производства. За счет создания воздухонепроницаемого полого пространства вокруг нагревательной камеры обеспечивается нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, который может обеспечить легкую теплоизоляцию.

В контексте данного документа термины «расположенный раньше по ходу потока» и «передний», а также «расположенный дальше по ходу потока» и «задний» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов устройства, генерирующего аэрозоль, в отношении направления, в котором потоки воздуха проходят через устройство, генерирующее аэрозоль, во время его использования. Устройства, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат ближний конец, через который при использовании аэрозоль выходит из устройства. Ближний конец устройства, генерирующего аэрозоль, может также называться мундштучным концом или расположенным дальше по ходу потока концом. Мундштучный конец расположен дальше по ходу потока относительно дальнего конца. Дальний конец изделия, генерирующего аэрозоль, также может называться расположенным раньше по ходу потока концом. Компоненты или части компонентов устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока или дальше по ходу потока относительно друг друга на основании их относительных положений относительно пути потока воздуха устройства, генерирующего аэрозоль.

Ближний конец нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью размещения внутри устройства, генерирующего аэрозоль, в направлении мундштучного конца или расположенному дальше по ходу потока конца устройства. Дальний конец нагревателя в сборе согласно настоящему изобретению выполнен с возможностью размещения внутри устройства, генерирующего аэрозоль, в направлении дальнего конца или расположенного раньше по ходу потока конца устройства. Продольная ось нагревательной камеры может проходить между ближним концом нагревательной камеры и дальним концом нагревательной камеры. Продольная ось нагревательной камеры может проходить между ближним концом нагревателя в сборе и дальним концом нагревателя в сборе.

Корпус нагревателя расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры на расстоянии d. Расстояние d может быть измерено в направлении, ортогональном продольной оси нагревательной камеры. Нагревательная камера может содержать стенку нагревательной камеры. Корпус нагревателя может содержать стенку корпуса нагревателя. Расстояние d может быть измерено в радиальном направлении между стенкой нагревательной камеры и стенкой корпуса нагревателя. Расстояние d может быть измерено в радиальном направлении между внешней стороной стенки нагревательной камеры и внутренней стороной стенки корпуса нагревателя.

Расстояние d между нагревательной камерой и корпусом нагревателя может составлять от 2,5 миллиметра до 7 миллиметров. Расстояние между нагревательной камерой и корпусом нагревателя может составлять от 3,5 миллиметра до 6 миллиметров, предпочтительно приблизительно 4,6 миллиметра.

При предоставлении расстояния d, как описано выше, воздух или другая газообразная композиция, заключенная в воздухонепроницаемом полом пространстве, может быть рассмотрена как неподвижный воздух. Неподвижный воздух дополнительно уменьшает конвекцию воздуха в воздухонепроницаемом полом пространстве. Таким образом, тепловые потери из-за конвекции воздуха внутри воздухонепроницаемого полого пространства могут быть дополнительно уменьшены. Теплоизоляция может быть дополнительно улучшена. Было обнаружено, что расстояние d, как описано выше, достаточно уменьшает тепловые потери. Более того, было обнаружено, что расстояние d, как описано выше, особенно эффективно в сочетании с газообразной композицией, используемой в воздухонепроницаемом полом пространстве, как описано более подробно ниже. Предпочтительно использование окружающего воздуха в воздухонепроницаемом полом пространстве вместе с расстоянием d, как описано выше, приводит к экономичной и эффективной теплоизоляции.

Каждая из первой и второй соединительных стенок может проходить между стенкой нагревательной камеры и стенкой корпуса нагревателя. Первая и вторая соединительные стенки могут герметично соединять корпус нагревателя с наружной стенкой нагревательной камеры. Соединительные стенки могут быть ориентированы перпендикулярно продольной оси нагревательной камеры. Первая соединительная стенка может быть ближней соединительной стенкой. Вторая соединительная стенка может быть дальней соединительной стенкой.

В контексте данного документа термин «полое пространство» относится к объему, который по существу свободен от твердого материала, т. е. который не заполнен твердыми соединениями или веществами. Другими словами, термин «полое пространство» относится к объему, который может быть заполнен газообразной композицией, но который в остальном является пустым. Воздухонепроницаемое полое пространство герметично закрыто от наружного воздуха. Другими словами, внутренняя часть воздухонепроницаемого полого пространства не находится в соединении по текучей среде с наружным воздухом. Таким образом, можно избежать тепловых потерь из-за циркуляции газов между воздухонепроницаемым полым пространством и наружным воздухом нагревателя в сборе.

Известные теплоизоляции с хорошими теплоизоляционными свойствами часто требуют твердых материалов, таких как аэрогели. Известные теплоизоляции могут быть сложными в изготовлении. Известные теплоизоляции могут быть дорогостоящими в изготовлении. Нагреватель в сборе, содержащий воздухонепроницаемое полое пространство, может быть менее сложным в изготовлении при сравнении с нагревателем в сборе, требующим размещения дополнительного твердого материала вокруг нагревательной камеры. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть менее дорогостоящим при сравнении с твердым материалом, например, аэрогелем. Воздухонепроницаемое полое пространство может иметь более низкую теплопроводность при сравнении с твердым материалом. Таким образом, может быть обеспечена лучшая теплоизоляция. Воздухонепроницаемое полое пространство может иметь более низкую массу при сравнении с твердым материалом. Таким образом, может быть обеспечена более легкая теплоизоляция.

Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено газообразной композицией. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено газообразной композицией при давлении, близком к атмосферному. Давление газа внутри воздухонепроницаемого полого пространства может составлять от 0,9 бар до 1,1 бар, предпочтительно приблизительно 1,0 бар. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено газообразной композицией при давлении, близком к атмосферному, приблизительно 20 градусов Цельсия. Как это известно специалистам в данной области техники, могут возникать зависящие от температуры колебания давления газа внутри воздухонепроницаемого полого пространства.

Газообразная композиция может содержать инертный газ. Газообразная композиция может содержать один или более из: азота и аргона. Газообразная композиция может иметь композицию из окружающего воздуха. Газообразная композиция может содержать приблизительно 80 процентов азота и приблизительно 20 процентов кислорода. Воздухонепроницаемое полое пространство может быть заполнено окружающим воздухом.

Газообразная композиция может иметь композицию из окружающего воздуха при атмосферном давлении. Газовая композиция, имеющая композицию из окружающего воздуха при атмосферном давлении, дает преимущество в том, что нагреватель в сборе, содержащий воздухонепроницаемое полое пространство, может быть изготовлен при условиях окружающей среды. Можно избежать использования дополнительных газов или вакуумных методик. Таким образом, нагреватель в сборе может быть изготовлен малозатратным способом.

Газообразная композиция внутри воздухонепроницаемого полого пространства может быть менее дорогостоящей при сравнении с твердым материалом, например, аэрогелем. Газообразная композиция внутри воздухонепроницаемого полого пространства может иметь более низкую теплопроводность при сравнении с твердым материалом. Таким образом, может быть обеспечена лучшая теплоизоляция. Газообразная композиция внутри воздухонепроницаемого полого пространства может иметь более низкую массу при сравнении с твердым материалом. Таким образом, может быть обеспечена более легкая теплоизоляция.

Известные теплоизоляции с хорошими теплоизоляционными свойствами часто требуют вакуума. Может быть менее дорогостоящим изготовление нагревателя в сборе с воздухонепроницаемым полым пространством, заполненным газообразной композицией, предпочтительно окружающим воздухом, по сравнению с вакуумированным полым пространством. Теплоизоляции на основе вакуума могут быть более сложными в изготовлении. Теплоизоляции на основе вакуума могут быть более дорогостоящими в изготовлении.

Корпус нагревателя может содержать стенку корпуса нагревателя. Стенка корпуса нагревателя может иметь внешнюю сторону, обращенную к внешней части нагревателя в сборе. Стенка корпуса нагревателя может иметь внутреннюю сторону, обращенную к внутренней части нагревателя в сборе. Внутренняя сторона стенки корпуса нагревателя может быть обращена к нагревательной камере.

Толщина стенки корпуса нагревателя может быть менее приблизительно 2 миллиметра. Толщина стенки корпуса нагревателя может быть менее 1 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,8 миллиметра. Толщина одной или обеих из первой и второй соединительных стенок может быть менее 1 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,8 миллиметра. Имея такие тонкие стенки, теплоемкость корпуса нагревателя может быть сведена к минимуму. Это может дополнительно уменьшить потери тепла из нагревательной камеры.

Одна или более из стенки корпуса нагревателя и первой и второй соединительных стенок могут быть выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Это может дополнительно уменьшить потери тепла из нагревательной камеры. Стенка корпуса нагревателя может содержать пластиковый материал или может быть выполнена из него. Первая и вторая соединительные стенки могут содержать пластиковый материал или могут быть выполнены из него. Пластиковый материал может содержать один или оба из полиарилэфиркетона (PAEK), полиэфирэфиркетона (PEEK) и полифениленсульфона (PPSU). Предпочтительно пластиковый материал содержит полифениленсульфон (PPSU).

Внутренняя сторона стенки корпуса нагревателя может содержать металлическое покрытие. Внутренняя сторона одной или обеих из первой и второй соединительных стенок может содержать металлическое покрытие. Металлическое покрытие может снизить коэффициент излучения внутренней стороны стенки. Например, коэффициент излучения стенки из PEEK может быть снижен приблизительно с 0,95 до приблизительно 0,4. Металлическое покрытие может отражать тепловое излучение, испускаемое из нагревательной камеры. Металлическое покрытие может обеспечить дополнительную теплоизоляцию нагревательной камеры по отношению к внешней стороне корпуса нагревателя. Металлическое покрытие может быть металлическим покрытием с низким коэффициентом излучения. Металлическое покрытие может содержать одно или более из: алюминия, золота и серебра.

Нагревательная камера может быть выполнена с возможностью размещения субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательная камера может содержать полость, в которую может быть введен субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль. Нагревательная камера может содержать отверстие на ближнем конце нагревательной камеры для размещения субстрата, образующего аэрозоль. Отверстие может также служить выпускным отверстием для воздуха. Нагревательная камера может содержать впускное отверстие для воздуха на дальнем конце нагревательной камеры.

Нагревательная камера может иметь продолговатую форму. Продольная ось нагревательной камеры может проходить между ближним концом и дальним концом нагревательной камеры.

Нагревательная камера может представлять собой полую трубку. Полая трубка может быть образована из стенки нагревательной камеры. Стенка нагревательной камеры может содержать металл или сплав или может быть изготовлена из него. Стенка нагревательной камеры может содержать нержавеющую сталь или может быть изготовлена из нее.

Корпус нагревателя может быть соосно выровнен вокруг нагревательной камеры. Нагревательная камера и корпус нагревателя могут иметь совпадающие формы. Совпадающие формы могут позволить обеспечить постоянное радиальное расстояние d между корпусом нагревателя и нагревательной камерой.

Стенка корпуса нагревателя может совпадать с формой стенки нагревательной камеры вдоль продольной оси нагревательной камеры таким образом, что расстояние d может быть приблизительно постоянным. Например, нагревательная камера может представлять собой полую трубку, а стенка корпуса нагревателя может быть цилиндрической стенкой, соосно выровненной вокруг нагревательной камеры. Расстояние d может быть измерено в радиальном направлении между наружным диаметром полой трубки нагревательной камеры и внутренним диаметром цилиндрической стенки корпуса нагревателя. Например, нагревательная камера может представлять собой полый усеченный конус, а стенка корпуса нагревателя может представлять собой коаксиально выровненную коническую стенку. Специалисту в данной области техники будет понятно, что возможны и другие типы совпадающих форм. Например, совпадающие формы могут быть изогнутыми или волнистыми или могут содержать комбинацию из разных форм вдоль продольной оси нагревательной камеры.

Нагревательная камера и корпус нагревателя могут иметь отклоняющиеся формы. Форма стенки корпуса нагревателя может в некоторой степени отклоняться от формы стенки нагревательной камеры вдоль продольной оси нагревательной камеры. Форма стенки корпуса нагревателя может отклоняться от формы стенки нагревательной камеры вдоль продольной оси нагревательной камеры таким образом, что расстояние d не изменяется более чем на 1 миллиметр вдоль продольной оси нагревательной камеры. Например, нагревательная камера может представлять прямой круговой полый цилиндр, а стенка корпуса нагревателя может представлять собой слегка конический полый цилиндр, соосно выровненный вокруг нагревательной камеры. Из-за конической формы стенки корпуса нагревателя расстояние d может изменяться вдоль продольной оси нагревательной камеры не более чем на 1 миллиметр.

Внешний диаметр корпуса нагревателя может быть измерен в направлении, ортогональном продольной оси нагревательной камеры. Внешний диаметр корпуса нагревателя может составлять от 12 миллиметров до 20 миллиметров, предпочтительно приблизительно 17 миллиметров.

Внешний диаметр нагревательной камеры может быть измерен в направлении, ортогональном продольной оси нагревательной камеры. Соотношение внешнего диаметра корпуса нагревателя к внешнему диаметру нагревательной камеры может составлять от 2 до 3,5, предпочтительно приблизительно 2,75.

Нагревательная камера может содержать нагревательный элемент.

Нагревательный элемент может быть расположен по меньшей мере частично вокруг нагревательной камеры. Нагревательный элемент может быть расположен по меньшей мере частично вокруг стенки нагревательной камеры. Предпочтительно нагревательный элемент расположен полностью коаксиально, окружая внешний периметр стенки нагревательной камеры. Нагревательный элемент может быть расположен вдоль по меньшей мере части продольной оси нагревательной камеры.

Нагревательный элемент может содержать одну или более электрически проводящих дорожек на электрически изолирующем субстрате. Одна или более электрически проводящих дорожек могут быть резистивными нагревательными дорожками. Одна или более электрически проводящих дорожек могут быть выполнены как токоприемник (сусцептор) для индукционного нагрева. Электрически изолирующий субстрат может быть гибким субстратом.

Нагревательный элемент может быть гибким и может быть обернут вокруг нагревательной камеры. Нагревательный элемент может быть расположен между нагревательной камерой и корпусом нагревателя.

Во всех аспектах изобретения нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику.

Как описано, в любом из аспектов настоящего изобретения нагревательный элемент может быть частью нагревательной камеры нагревателя в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель в сборе может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, где «внутренний» и «внешний» относятся к субстрату образующему аэрозоль. Внутренний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может иметь форму нагревательной пластины. Альтернативно внутренний нагреватель может иметь форму оболочки или субстрата с разными электропроводящими частями, или электрически резистивной металлической трубки. Альтернативно внутренний нагревательный элемент может представлять собой одну или более нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр субстрата, образующего аэрозоль. Другие альтернативы включают нагревательную проволоку или нить, например, проволоку из Ni-Cr (никель-хрома), платины, вольфрама или сплавов, или нагревательную пластину. Необязательно внутренний нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий материал носителя. В одном таком варианте осуществления электрически резистивный нагревательный элемент может быть выполнен с использованием металла, обладающего определенным соотношением между температурой и удельным сопротивлением. В таком приведенном в качестве примера устройстве металл может быть образован в виде дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, а затем уложен между слоями другого изоляционного материала, такого как стекло. Образованные таким образом нагреватели могут быть использованы как для нагрева, так и для отслеживания температуры нагревательных элементов во время работы.

Внешний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической подложке, такой как полиимидная. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру полости для размещения субстрата. Альтернативно внешний нагревательный элемент может принимать форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна или может быть выполнен с использованием технологии нанесения покрытия, такой как плазменное осаждение из паровой фазы, на подложке подходящей формы. Внешний нагревательный элемент может также быть образован с использованием металла, имеющего определенное соотношение между температурой и удельным сопротивлением. В таком приведенном в качестве примера устройстве металл может быть образован в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Образованный таким образом внешний нагревательный элемент может использоваться как для нагрева, так и для отслеживания температуры внешнего нагревательного элемента во время работы.

Нагревательный элемент преимущественно нагревает субстрат, образующий аэрозоль, посредством теплопроводности. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который нанесен субстрат. Альтернативно тепло от внутреннего или внешнего нагревательного элемента может быть проведено к субстрату посредством теплопроводного элемента.

Во время работы субстрат, образующий аэрозоль, может полностью содержаться в устройстве, генерирующем аэрозоль. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку через мундштук устройства, генерирующего аэрозоль. Альтернативно во время работы курительное изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, может частично размещаться внутри устройства, генерирующего аэрозоль. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку непосредственно через курительное изделие.

Нагревательный элемент может быть выполнен как индукционный нагревательный элемент. Индукционный нагревательный элемент может содержать индукционную катушку и токоприемник (сусцептор). В общем случае токоприемник представляет собой это материал, способный выделять тепло при проникновении через него переменного магнитного поля. Согласно настоящему изобретению токоприемник может быть электропроводным или магнитным или одновременно электропроводным и магнитным. Переменное магнитное поле, создаваемое одной или более индукционными катушками, нагревает токоприемник, который затем передает тепло субстрату, образующему аэрозоль, вследствие чего образуется аэрозоль. Передача тепла может происходить главным образом путем теплопроводности. Такой перенос тепла наилучший, если токоприемник находится в тесном тепловом контакте с субстратом, образующим аэрозоль. При использовании индукционного нагревательного элемента индукционный нагревательный элемент может быть выполнен в виде внутреннего нагревательного элемента, как описано в данном документе, или в виде внешнего нагревателя, как описано в данном документе. Если индукционный нагревательный элемент выполнен в виде внутреннего нагревательного элемента, токоприемный элемент предпочтительно выполнен в виде штыря или пластины для проникновения в изделие, генерирующее аэрозоль. Если индукционный нагревательный элемент выполнен в виде внешнего нагревательного элемента, токоприемный элемент предпочтительно выполнен в виде цилиндрического токоприемника, по меньшей мере частично окружающего полость или образующего боковую стенку полости.

Нагревательная камера может содержать центральную область, содержащую нагревательный элемент. Термин центральная область относится к продольному направлению. Нагревательная камера может дополнительно содержать ближнюю (проксимальную) область и дальнюю (дистальную) область. Ближняя область и дальняя область могут быть удалены от нагревательного элемента в продольном направлении. Во время использования ближняя и дальняя области могут быть холоднее, чем центральная область нагревательной камеры. Первая и вторая соединительные стенки могут контактировать с нагревательной камерой в ближней и дальней областях соответственно. Таким образом, первая и вторая соединительные стенки могут контактировать с нагревательной камерой в самых холодных точках нагревательной камеры во время использования. Тем самым могут быть дополнительно уменьшены потери тепла из нагревательной камеры в соединительные стенки и корпус нагревателя. Теплоизоляция может быть дополнительно улучшена.

Стенка нагревательной камеры может быть изготовлена из нержавеющей стали. Это может выгодно усилить эффект того, что во время использования ближняя область и дальняя область могут быть более холодными, чем центральная область нагревательной камеры.

Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему нагреватель в сборе, как описано в данном документе.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок питания, выполненный с возможностью подачи питания на нагревательный элемент. Блок питания предпочтительно содержит источник питания. Предпочтительно источник питания представляет собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы источник питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может требовать перезарядки. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя в сборе.

Источник питания может содержать электронную схему управления. Электронная схема управления может содержать микроконтроллер. Микроконтроллер предпочтительно представляет собой программируемый микроконтроллер. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагреватель в сборе. Питание может подаваться на нагреватель в сборе непрерывно после активации системы или может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагреватель в сборе в виде импульсов электрического тока.

Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, как описано в данном документе, и субстрат, образующий аэрозоль, выполненный с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, может быть выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагрева или сгорания субстрата, образующего аэрозоль. В качестве альтернативы нагреву или сгоранию в некоторых случаях летучие соединения могут быть высвобождены посредством химической реакции или посредством механического воздействия, такого как воздействие ультразвуком. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль.

В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который может высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.

В контексте настоящего документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль, может взаимодействовать с изделием, генерирующим аэрозоль, содержащим субстрат, образующий аэрозоль, и/или с картриджем, содержащим субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых примерах устройство, генерирующее аэрозоль, может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, для облегчения высвобождения летучих соединений из субстрата. Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать распылитель, такой как электрический нагреватель, для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с образованием аэрозоля.

В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и субстрата, образующего аэрозоль. Если субстрат, образующий аэрозоль, является частью изделия, генерирующего аэрозоль, система, генерирующая аэрозоль, относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования аэрозоля.

Ниже представлен не являющийся исчерпывающим список неограничивающих примеров. Любые один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в настоящем документе.

Пример A: Нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль,

корпус нагревателя, расположенный вокруг нагревательной камеры, при этом корпус нагревателя расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры;

первую соединительную стенку и вторую соединительную стенку; и

воздухонепроницаемое полое пространство, образованное между нагревательной камерой, корпусом нагревателя и первой и второй соединительными стенками.

Пример B: Нагреватель в сборе согласно примеру A, где расстояние между нагревательной камерой и корпусом нагревателя составляет от 2,5 миллиметра до 7 миллиметров.

Пример C: Нагреватель в сборе согласно примеру B, где расстояние между нагревательной камерой и корпусом нагревателя составляет от 3,5 миллиметра до 6 миллиметров, предпочтительно приблизительно 4,6 миллиметра.

Пример D: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где воздухонепроницаемое полое пространство заполнено газообразной композицией при атмосферном давлении.

Пример E: Нагреватель в сборе согласно примеру D, где воздухонепроницаемое полое пространство заполнено окружающим воздухом.

Пример F: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где соединительные стенки герметично соединяют корпус нагревателя с наружной стенкой нагревательной камеры.

Пример G: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где соединительные стенки ориентированы перпендикулярно продольной оси нагревательной камеры.

Пример H: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где нагревательная камера имеет продолговатую форму.

Пример I: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где нагревательная камера представляет собой полую трубку.

Пример J: Нагреватель в сборе согласно примеру H или примеру I, где нагревательная камера содержит центральную область, содержащую нагревательный элемент;

ближнюю область и

дальнюю область,

при этом ближняя область и дальняя область удалены от нагревательного элемента в продольном направлении, и

причем первая и вторая соединительные стенки контактируют с нагревательной камерой в ближней и дальней областях соответственно.

Пример K: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где нагревательный элемент расположен по меньшей мере частично вокруг нагревательной камеры.

Пример L: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где нагревательный элемент содержит одну или более электрически проводящих дорожек на электрически изолирующем субстрате.

Пример M: Нагреватель в сборе согласно примеру L, где нагревательный элемент выполнен гибким и обернут вокруг нагревательной камеры.

Пример N: Нагреватель в сборе согласно любому из примеров K-M, где нагревательный элемент расположен между нагревательной камерой и корпусом нагревателя.

Пример O: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где соотношение внешнего диаметра корпуса нагревателя к внешнему диаметру нагревательной камеры составляет от 2 до 3,5.

Пример P: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где внешний диаметр корпуса нагревателя составляет от 12 миллиметров до 20 миллиметров, предпочтительно приблизительно 17 миллиметров.

Пример Q: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где внутренняя сторона стенки корпуса нагревателя содержит металлическое покрытие.

Пример R: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где стенка нагревательной камеры содержит нержавеющую сталь.

Пример S: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где толщина одной или более из стенок корпуса нагревателя и первой и второй соединительных стенок составляет менее 2 миллиметров, предпочтительно приблизительно 0,8 миллиметра.

Пример T: Нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров, где одна или более из стенок корпуса нагревателя и первой и второй соединительных стенок содержат пластиковый материал, предпочтительно полиарилэфиркетон (PAEK), полиэфирэфиркетон (PEEK) или полифениленсульфон (PPSU), более предпочтительно полифениленсульфон (PPSU).

Пример U: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель в сборе согласно любому из предыдущих примеров.

Пример V: Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, согласно примеру U и субстрат, образующий аэрозоль, выполненный с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

Пример W: Система, генерирующая аэрозоль, согласно примеру V, где система содержит изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

Признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, могут быть в равной степени применены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение далее будет описано, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показан вариант осуществления нагревателя в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль;

на фиг. 2 показан вариант осуществления нагревательной камеры нагревателя в сборе;

на фиг. 3 показан вариант осуществления нагревателя в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль;

на фиг. 4 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль; и

на фиг. 5 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль.

На фиг. 1 схематически показан нагреватель в сборе 10. Нагреватель в сборе 10 содержит нагревательную камеру 12 для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательная камера 12 имеет продолговатую форму. Нагревательная камера 12 содержит стенку нагревательной камеры 14, окружающую полость для вставки субстрата, образующего аэрозоль. Стенка нагревательной камеры 14 образует полую трубку. Нагреватель в сборе 10 дополнительно содержит корпус нагревателя. Корпус нагревателя соосно расположен вокруг нагревательной камеры 12. Корпус нагревателя содержит цилиндрическую стенку корпуса 16 нагревателя. Корпус нагревателя дополнительно расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры 12 на расстоянии d. Расстояние d измерено в радиальном направлении между наружным диаметром полой трубки, образованной стенкой нагревательной камеры 14, и внутренним диаметром цилиндрической стенки корпуса 16 нагревателя. Стенка нагревательной камеры 14 и стенка корпуса 16 нагревателя имеют совпадающие формы. Таким образом, расстояние d является постоянным вдоль продольной оси нагревательной камеры 12.

Нагреватель в сборе 10 дополнительно содержит первую соединительную стенку 18 на ближнем конце нагревателя в сборе 10. Нагреватель в сборе 10 дополнительно содержит вторую соединительную стенку 20 на дальнем конце нагревателя в сборе 10. Первая и вторая соединительные стенки 18, 20 ориентированы перпендикулярно продольной оси нагревательной камеры 12. Нагреватель в сборе 10 дополнительно содержит воздухонепроницаемое полое пространство 22. Между стенкой нагревательной камеры 14, стенкой корпуса 16 нагревателя и первой и второй соединительными стенками 18, 20 образовано воздухонепроницаемое полое пространство 22

На фиг. 2 показан вариант осуществления нагревательной камеры 12. Нагревательная камера 12 содержит центральную область, содержащую нагревательный элемент. Нагревательный элемент расположен частично вокруг нагревательной камеры 12. Стенка нагревательной камеры 14 представляет собой металлическую трубку. Нагревательный элемент выполнен гибким и намотан на металлическую трубку. Нагревательный элемент содержит электрически проводящие нагревательные дорожки 24 на электрически изолирующем гибком субстрате 26. В показанном варианте осуществления ближняя и дальняя краевые части гибкого субстрата 26 не покрыты нагревательными дорожками 24. В других вариантах осуществления нагревательные дорожки 24 могут покрывать различные области или даже всю поверхность гибкого субстрата 26. Ближняя область 28 и дальняя область 30 нагревательной камеры 12 удалены от нагревательного элемента в продольном направлении.

На фиг. 3 показан вариант осуществления нагревателя в сборе 10, содержащего нагревательную камеру 12, показанную на фиг. 2. Нагревательный элемент расположен между нагревательной камерой 12 и корпусом нагревателя.

Первая и вторая соединительные стенки 18, 20 герметично соединяют стенку корпуса 16 нагревателя со стенкой нагревательной камеры 14, тем самым воздухонепроницаемо закрывая воздухонепроницаемое полое пространство 22.

Первая и вторая соединительные стенки 18, 20 контактируют с нагревательной камерой 12 в ближней и дальней областях 28, 30 соответственно. Первая и вторая соединительные стенки 18, 20 контактируют с нагревательной камерой 12 в местах, удаленных от нагревательного элемента. Таким образом, первая и вторая соединительные стенки 18, 20 контактируют с нагревательной камерой 12 в самых холодных точках нагревательной камеры при нагреве во время использования. Тем самым дополнительно уменьшаются тепловые потери за счет переноса тепла от нагревательной камеры 12 к соединительным стенкам 18, 20 и корпусу нагревателя посредством теплопроводности. Теплоизоляция может быть дополнительно улучшена.

Внутренняя сторона стенки корпуса 16 нагревателя содержит металлическое покрытие 32. Металлическое покрытие 32 может отражать тепло, излучаемое из нагревательной камеры 12, обратно в нагревательную камеру. Таким образом, может быть улучшена теплоизоляция нагревательной камеры по отношению к внешней стороне корпуса нагревателя.

Расстояние d измерено в радиальном направлении между нагревательным элементом на внешней стороне стенки нагревательной камеры 14 и металлическим покрытием 32 на внутренней стороне стенки корпуса 16 нагревателя.

На фиг. 4 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего нагреватель в сборе 10, показанный на фиг. 3. Устройство, генерирующее аэрозоль дополнительно содержит блок питания. Блок питания содержит источник 34 питания и управляющую электронику 36. Источником 34 питания может быть перезаряжаемая батарея. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, стенка корпуса 16 нагревателя образует часть внешнего кожуха 38 устройства, генерирующего аэрозоль.

Через отверстие 40 субстрат, образующий аэрозоль, может быть вставлен по меньшей мере частично в нагревательную камеру 12.

На фиг. 5 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего нагреватель в сборе 10, показанный на фиг. 3. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 4, в варианте осуществления по фиг. 5 нагреватель в сборе 10 размещен внутри отдельного внешнего кожуха 38 устройства, генерирующего аэрозоль.

Claims (26)

1. Нагреватель в сборе для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

нагревательную камеру для нагрева субстрата, образующего аэрозоль;

корпус нагревателя, расположенный вокруг нагревательной камеры, при этом корпус нагревателя расположен радиально на расстоянии от нагревательной камеры;

первую соединительную стенку и вторую соединительную стенку; и

воздухонепроницаемое полое пространство, образованное между нагревательной камерой, корпусом нагревателя и первой и второй соединительными стенками, при этом воздухонепроницаемое полое пространство заполнено газообразной композицией при атмосферном давлении, при этом нагревательный элемент расположен по меньшей мере частично вокруг нагревательной камеры,

причем нагревательный элемент расположен между нагревательной камерой и корпусом нагревателя.

2. Нагреватель в сборе по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между нагревательной камерой и корпусом нагревателя составляет от 2,5 миллиметра до 7 миллиметров.

3. Нагреватель в сборе по п. 2, отличающийся тем, что расстояние между нагревательной камерой и корпусом нагревателя составляет от 3,5 миллиметра до 6 миллиметров, предпочтительно приблизительно 4,6 миллиметра.

4. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что воздухонепроницаемое полое пространство заполнено окружающим воздухом.

5. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительные стенки герметично соединяют корпус нагревателя с наружной стенкой нагревательной камеры.

6. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соединительные стенки ориентированы перпендикулярно продольной оси нагревательной камеры.

7. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нагревательная камера имеет продолговатую форму, при этом предпочтительно нагревательная камера представляет собой полую трубку.

8. Нагреватель в сборе по п. 7, отличающийся тем, что нагревательная камера содержит центральную область, содержащую нагревательный элемент;

проксимальную область и дистальную область,

при этом проксимальная область и дистальная область удалены от нагревательного элемента в продольном направлении, и

причем первая и вторая соединительные стенки контактируют с нагревательной камерой в проксимальной и дистальной областях соответственно.

9. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нагревательный элемент содержит одну или более электрически проводящих дорожек на электрически изолирующем субстрате.

10. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен гибким и обернут вокруг нагревательной камеры.

11. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отношение внешнего диаметра корпуса нагревателя к внешнему диаметру нагревательной камеры составляет от 2 до 3,5.

12. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внешний диаметр корпуса нагревателя составляет от 12 миллиметров до 20 миллиметров, предпочтительно 17 миллиметров.

13. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что внутренняя сторона стенки корпуса нагревателя содержит металлическое покрытие, при этом необязательно стенка нагревательной камеры содержит нержавеющую сталь.

14. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина одной или более из стенки корпуса нагревателя и первой и второй соединительных стенок составляет менее 2 миллиметров, предпочтительно 0,8 миллиметра.

15. Нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что одна или более из стенки корпуса нагревателя и первой и второй соединительных стенок содержат пластиковый материал, предпочтительно полиарилэфиркетон (PAEK), полиэфирэфиркетон (PEEK) или полифениленсульфон (PPSU), более предпочтительно полифениленсульфон (PPSU).

16. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель в сборе по любому из предыдущих пунктов.

17. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 16 и субстрат, образующий аэрозоль, выполненный с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.

18. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 17, отличающаяся тем, что система содержит изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, и при этом изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью по меньшей мере частичной вставки в нагревательную камеру.