Генерирующее аэрозоль устройство и система с усовершенствованным потоком воздуха - RU2602053C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль устройству, которое выполнено с возможностью нагревания аэрозоль-образующего субстрата и, в частности, конструкции для обеспечения предпочтительного воздушного потока через устройство. Изобретение можно предпочтительно применять к портативным нагреваемым курительным системам.

Ручные генерирующие аэрозоль устройства, которые содержат нагреватель для нагревания образующих аэрозоль субстратов, известны в данной области. Электрически нагреваемые курительные устройства представляют собой пример устройств этого типа. Образующие аэрозоль субстраты в электрически нагреваемых курительных устройствах обычно нужно нагревать до температур в несколько сотен градусов Цельсия, чтобы высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Нагреватель обычно расположен внутри оболочки устройства, в положении наиболее естественной части для держания во время сеанса курения. Следовательно, это часть оболочки, которая становится наиболее горячей во время использования.

С точки зрения потребителя желательно, чтобы электрические курительные устройства были небольшими, было легко их держать, и они были приближены к стандартной сигарете по размеру и форме. Одна из проблем при получении устройства с таким малым диаметром состоит в том, чтобы гарантировать, что оболочка не становилась такой горячей, чтобы ее было некомфортно держать. Например, когда устройство около того же размера, что и стандартная сигарета, или только достаточно велико, чтобы сделать возможным вмещение стержня размером с сигарету, который содержит аэрозоль-образующий субстрат, устройство может становиться некомфортно горячим.

Желательно предоставить генерирующее аэрозоль устройство, подходяще для держания в руке, с комфортной максимальной температурой оболочки во время работы. Также желательно предоставить генерирующее аэрозоль устройство, которое содержит нагреватель для нагревания аэрозоль-образующего субстрата, в котором минимизируют потерю тепла через оболочку устройства.

В первом аспекте настоящего раскрытия обеспечена генерирующая аэрозоль система, которая содержит:

аэрозоль-образующее изделие, которое содержит аэрозоль-образующий субстрат и мундштучную часть для втягивания воздуха пользователем через субстрат; и

генерирующее аэрозоль устройство, содержащее оболочку, которая имеет проксимальный (т.е. ближний к пользователю при использовании) и дистальный (т.е. дальний от пользователя при использовании) концы и содержит по меньшей мере одну внешнюю поверхность и одну внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность образует сквозную полость на проксимальном конце в оболочке, в которую помещен аэрозоль-образующий субстрат, причем полость имеет продольную протяженность между ее проксимальным и дистальным концами, нагревательный элемент внутри указанной полости, выполненный с возможностью нагревания аэрозоль-образующего субстрата, находящегося в указанной полости, и воздушный впуск;

при этом система содержит первый канал для воздушного потока, который продолжается от воздушного впуска до дистального конца полости, причем первый канал для воздушного потока продолжается между нагревателем и внешней поверхностью оболочки вдоль по меньшей мере части продольной протяженности полости, и второй канал для воздушного потока, который продолжается от дистального конца полости до мундштучной части.

Генерирующая аэрозоль система может представлять собой ручную электрически нагреваемую курительную систему.

В настоящей заявке, «генерирующее аэрозоль устройство» относится к устройству, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом, чтобы генерировать аэрозоль. Аэрозоль-образующий субстрат может представлять собой часть генерирующего аэрозоль изделия, например, часть курительного изделия. Генерирующее аэрозоль устройство может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом генерирующего аэрозоль изделия, чтобы генерировать аэрозоль, который можно непосредственно вдыхать в легкие пользователя через рот пользователя. Генерирующее аэрозоль устройство может представлять собой держатель.

В настоящей заявке, термин «аэрозоль-образующий субстрат» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения можно высвобождать посредством нагревания аэрозоль-образующего субстрата. Аэрозоль-образующий субстрат удобно может представлять собой часть генерирующего аэрозоль изделия или курительного изделия.

В настоящей заявке, термины «генерирующее аэрозоль изделие» и «курительное изделие» относится к изделию, которое содержит аэрозоль-образующий субстрат, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой курительное изделие, которое генерирует аэрозоль, который можно непосредственно вдыхать в легкие пользователя через рот пользователя. Генерирующее аэрозоль изделие может быть одноразовым. В целом используют далее термин «курительное изделие». Курительное изделие может представлять собой или может содержать табачную палочку.

В настоящей заявке, термин «генерирующая аэрозоль система» относится к комбинации генерирующего аэрозоль устройства и одного или более генерирующих аэрозоль изделий для использования с устройством. Генерирующая аэрозоль система может включать дополнительные компоненты, такие как, например, зарядный блок для перезарядки встроенного электрического источника питания в работающем от электричества или электрическом генерирующем аэрозоль устройстве.

В настоящей заявке термин «мундштучная часть» относится к части генерирующего аэрозоль изделия, которую помещают в рот пользователя, чтобы непосредственно вдыхать аэрозоль, который генерируют посредством генерирующего аэрозоль изделия или генерирующего аэрозоль устройства. Аэрозоль втягивается пользователем в рот через мундштук.

При втягивании окружающего воздуха вдоль внешней части полости, в которой нагревается аэрозоль-образующий субстрат, но при этом внутри оболочки, происходит удаление тепла, отдаваемого полостью, с внешней поверхности оболочки. В сущности, поступающий воздух охлаждает внешнюю поверхность оболочки посредством удаления избытка тепла прежде, чем оно достигнет внешней части оболочки. Это полезно, поскольку гарантирует, что внешняя часть оболочки в области полости является комфортной для держания во время использования системы.

Такое расположение также обеспечивает предварительное нагревание воздуха, который используют при генерации и транспортировке аэрозоля внутри устройства, что уменьшает количество энергии, которую необходимо доставлять в нагреватель, что делает устройство более эффективным и обеспечивает более однородное распределение температуры внутри аэрозоль-образующего субстрата.

Дополнительное преимущество этого расположения состоит в том, что первый канал для воздушного потока, который продолжается вдоль по меньшей мере части полости, уменьшает количество аэрозоля побочного потока (который представляет собой аэрозоль, который покидает устройство вместо того, чтобы быть доставленным пользователю) по сравнению с системой, в которой воздух втягивают непосредственно извне устройства внутрь нагретой полости. Аэрозоль побочного потока может создавать значительную проблему во время периодов, когда пользователь не втягивает воздух через впускной канал.

Первый канал для воздушного потока может быть расположен между внутренней поверхностью и внешней поверхностью. Альтернативно, или, кроме того, первый канал для воздушного потока может быть между внутренней поверхностью и образующим аэрозоль субстратом.

Устройство может содержать множество воздушных впусков. Число и размер впусков воздушного потока можно выбирать, чтобы обеспечивать желаемое сопротивление затяжке через устройство. В электрическом курительном устройстве может быть желательно, чтобы сопротивление затяжке (СВ) через устройство и субстрат было близко к сопротивлению втягиванию у стандартной сигареты.

Сопротивление затяжке также известно как сопротивление втягиванию или всасываемость, и оно представляет собой давление, требуемое для продвижения воздуха через всю длину тестируемого объекта со скоростью 17,5 мл/с при 22°C и 760 торр (101 кПа). Его обычно выражают в единицах мм H₂O и измеряют в соответствии с ISO 6565:2011. Аэрозоль-образующее изделие и генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно вместе обеспечивают СВ между 80 и 120 мм H₂O через первый и второй каналы воздушного потока. Это приближено к СВ стандартной сигареты. Аэрозоль-образующее устройство, без аэрозоль-образующего изделия, соединенного с ним, предпочтительно может иметь СВ между 5 и 20 мм H₂O. Аэрозоль-образующее изделие отдельно может иметь СВ между 40 и 80 мм H₂O.

Генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно обеспечивает больше чем 10% СВ через первый и второй каналы воздушного потока. Это позволяет делать аэрозоль-образующее изделие с СВ значительно ниже, чем у стандартной сигареты, хотя система в целом предоставляет СВ, который имитирует стандартную сигарету. В электрически нагреваемых курительных системах обычно нужен субстрат, который содержит меньше табака, чем в стандартной сжигаемой сигарете, чтобы предоставить ту же длительность и число затяжек. Это обозначает, что курительное изделие можно делать более коротким, что ведет к более низкому СВ, чем у стандартной сигареты. Используя устройство, которое обеспечивает значительное СВ, не требуются дополнительные компоненты в курительном изделии, чтобы увеличивать СВ курительного изделия. Это сохраняет как можно более низкую стоимость каждого курительного изделия.

Если обеспечено множество воздушных впусков, они могут быть расположены вокруг периметра полости, чтобы предоставлять однородный термический профиль для оболочки и субстрата. Общая площадь сечения воздушных впусков предпочтительно находится между 3 и 5 мм².

Воздушный впуск или впуски могут быть на проксимальном конце полости или близко к нему. Близко к проксимальному концу в этом контексте обозначает ближе к проксимальному концу, чем к дистальному концу. Тогда первый канал для воздушного потока продолжается вдоль большей части продольной протяженности полости, обеспечивая длительный термический контакт между каналом для воздушного потока и полостью. Дополнительное преимущество расположения воздушного впуска на проксимальном конце полости состоит в том, что его маловероятно блокирует рука пользователя во время использования. Воздушный впуск может быть обеспечен на проксимальной грани оболочки, чтобы минимизировать риск блокирования пользователем. Первый канал для воздушного потока может продолжаться на длину, по меньшей мере такую же как продольная протяженность нагревательного элемента внутри полости, и может продолжаться по существу на всю длину полости. Это обеспечивает охлаждение оболочки по всей протяженности нагревательного элемента внутри полости.

Первый канал для воздушного потока может быть линейным, идущим прямо от воздушного впуска или впусков к дистальному концу полости. Однако первому каналу для воздушного потока можно придавать какую-либо форму, такую как спиральная форма или извилистая форма. Пути воздушного потока различных форм можно использовать, чтобы предоставлять различные термические профили и отвечать другим аспектам устройства, таким как геометрическая форма полости и нагревателя. Например, если нагревательный элемент формируют в виде спирального нагревательного элемента, идущего вокруг полости, первому каналу для воздушного потока можно придавать соответствующую спиральную форму за пределами нагревательного элемента. По меньшей мере часть первого канала для воздушного потока может идти параллельно продольной протяженности нагревательного элемента.

Если обеспечено множество воздушных впусков, они могут находиться в сообщении по текучей среде с одним первым каналом для воздушного потока, по существу окружающим полость. Это обеспечивает воздушный поток, который по существу окружает субстрат, снижая шанс неравномерного распределения температуры на внешней части оболочки. Один первый канал для воздушного потока может находиться в сообщении по текучей среде с одним воздушным выпуском или множеством воздушных выпусков на дистальном конце полости.

Дистальный конец первого канала для воздушного потока и дистальный конец второго канала для воздушного потока могут встречаться у воздушного выпуска. Воздушный выпуск может быть расположен около дистального конца нагревательного элемента. Например, нагревательный элемент может представлять собой штырьковый или пластинчатый нагреватель, который продолжается внутрь аэрозоль-образующего субстрата. Воздушный выпуск может быть расположен около основания штырька или пластины, чтобы эффективно осуществлять конвекцию тепла на всем протяжении субстрата. Выпуск и субстрат можно выполнять так, чтобы давать начало ламинарному воздушному потоку через субстрат во время нормальной работы.

Оболочка может содержать основной корпус и часть держателя субстрата, часть держателя субстрата можно отделять от основного корпуса и она содержит по меньшей мере часть внутренней стенки. Часть держателя субстрата может быть обеспечена, чтобы улучшать вставление и удаление образующих аэрозоль субстратов из устройства. Воздушный впуск можно формировать в части держателя субстрата. Воздушный выпуск можно формировать в части держателя субстрата.

Нагревательный элемент можно выполнять с возможностью нагревать аэрозоль-образующий субстрат непрерывно во время работы устройства. «Непрерывно» в этом контексте обозначает, что нагревание не зависит от воздушного потока через устройство, так что мощность можно доставлять на нагревательный элемент даже когда воздушный поток через устройство отсутствует. Охлаждение оболочки устройства является особенно желаемым в непрерывно нагреваемых системах, поскольку температура оболочки может расти в периоды, когда мощность подают на нагревательный элемент, но воздух не втягивают через устройство. Альтернативно, устройство может включать средство, чтобы обнаруживать воздушный поток, а нагревательный элемент можно выполнять с возможностью нагревать аэрозоль-образующий субстрат только когда воздушный поток превышает пороговый уровень, указывающий на то, что пользователь втягивает через устройство.

Устройство может содержать корректирующий элемент воздушного впуска, который позволяет корректировать размер воздушного впуска. Например, корректирующий механизм может представлять собой гильзу, соединенную с внешней частью оболочки, имеющей имеет отверстие. Вращение или поступательное движение гильзы в оболочке может блокировать (полностью или частично) одно или более отверстий в оболочке, которые образуют воздушный впуск или впуски. Это предоставляет пользователю возможность регулировать устройство в соответствии с его или ее предпочтениями.

Устройство предпочтительно представляет собой портативное или ручное устройство, которое комфортно держать между пальцами одной руки. Устройство может иметь по существу цилиндрическую форму и длину между 70 и 120 мм. Максимальный диаметр устройства предпочтительно находится между 10 и 20 мм. В одном из вариантов выполнения устройство имеет многоугольное сечение и имеет выступающую кнопку, образованную на одной грани. В этом варианте выполнения диаметр устройства находится между 12,7 и 13,65 мм, взятый от плоской грани до противоположной плоской грани; между 13,4 и 14,2, взятый от угла до противоположного угла (т.е., от пересечения двух граней на одной стороне устройства до соответствующего пересечения на другой стороне), и между 14,2 и 15 мм, взятый от верхней части кнопки до противоположной нижней плоской грани.

Нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но не ограничиваясь этим: полупроводники, такие как допированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, металлические сплавы и композитные материалы, выполненные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать допированную или не допированную керамику. Примеры подходящей допированной керамики включает допированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, сплавы, содержащие никель, кобальт, хром, алюминий-титан-цирконий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, олово, галлий, марганец, золото и железо, и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal® и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композитных материалах, электрически резистивный материал можно необязательно встраивать, инкапсулировать или покрывать изолирующим материалом или наоборот, в зависимости от требуемой кинетики переноса энергии и внешних физико-химических свойств. Альтернативно, электрические нагреватели могут содержать инфракрасный нагревательный элемент, фотонный источник или индукционный нагревательный элемент.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент, или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, где «внутренний» и «внешний» относятся к образующему аэрозоль субстрату. Внутренний нагреватель может принимать любую подходящую форму. Например, внутренний нагреватель может принимать форму нагревательной пластины. Альтернативно, внутренний нагреватель может принимать форму обшивки или подложки, имеющей другие электропроводящие части, или электрически резистивной металлической трубки. Альтернативно, внутренний нагреватель может представлять собой одну или более нагревательных игл или стержней, которые идут через центр аэрозоль-образующего субстрата. Другие альтернативы включают нагревательную проволоку или нить, например, нагревательную проволоку или нить из Ni-Cr (никель-хром), платины, вольфрама или сплава. Необязательно, внутренний нагревательный элемент можно помещать на или в жесткое вещество-носитель. В одном таком варианте выполнения электрически резистивный нагреватель можно формировать с использованием металла, который имеет определенную зависимость между температурой и удельным электрическим сопротивлением. В таком примерном устройстве, металлу можно придавать форму дорожки на подходящем изолирующем материале, таком как керамический материал, например, оксид циркония, и затем располагать между другим изолирующим материалом, таким как стекло. Нагреватели, образованные таким образом, можно использовать как для нагревания, так и для мониторинга температуры нагревателей во время работы.

Внешний нагреватель может принимать любую подходящую форму. Например, внешний нагреватель может принимать форму одной или более гибких нагревательных фольг на диэлектрическом субстрате, таком как полиимид. Гибкой нагревательной фольге можно придавать такую геометрическую форму, чтобы соответствовать периметру вмещающей субстрат полости. Альтернативно, внешний нагреватель может принимать форму металлической сетки или сеток, гибкой платы с печатной схемой, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна или его можно формировать с использованием способа нанесения покрытия, такого как плазменное парофазное осаждение, на подложку подходящей геометрической формы. Внешний нагреватель также можно формировать с использованием металла, который имеет определенную зависимость между температурой и удельным электрическим сопротивлением. В таком примерном устройстве металл можно формировать в виде дорожки между двумя слоями подходящих изолирующих материалов. Внешний нагреватель, образованный таким образом, можно использовать как для нагревания, так и для мониторинга температуры внешнего нагревателя во время работы.

Внутренний или внешний нагреватель может содержать тепловой сток, или тепловой резервуар, который содержит материал, способный поглощать и хранить тепло и впоследствии высвобождать тепло с течением времени в аэрозоль-образующий субстрат. Тепловой сток можно формировать из любого подходящего материала, такого как подходящий металл или керамический материал. В одном из вариантов выполнения материал имеет высокую теплоемкость (материал для накопления физической теплоты) или представляет собой материал, способный поглощать и впоследствии высвобождать тепло через обратимый процесс, такой как высокотемпературное фазовое превращение. Подходящие материалы для накопления физической теплоты включают силикагель, оксид алюминия, углерод, стекломат, стекловолокно, минералы, металл или сплав, такой как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые высвобождают тепло через обратимое фазовое превращение, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, полиэтиленоксид, металл, соль металла, смесь эвтектических солей или сплав. Тепловой сток или тепловой резервуар может быть устроен так, что он находится в непосредственном контакте с образующим аэрозоль субстратом и может переносить сохраненное тепло непосредственно на субстрат. Альтернативно, тепло, сохраненное в тепловом стоке или тепловом резервуаре, можно передавать на аэрозоль-образующий субстрат посредством теплопроводника, такого как металлическая трубка.

Нагревательный элемент может нагревать аэрозоль-образующий субстрат посредством проводимости. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично находиться в контакте с субстратом или носителем, на котором расположен субстрат. Альтернативно, тепло от внутреннего или внешнего нагревательного элемента можно проводить к субстрату посредством теплопроводящего элемента.

Аэрозоль-образующее изделие может представлять собой курительное изделие. Во время работы курительное изделие, содержащее аэрозоль-образующий субстрат, может частично содержаться внутри генерирующего аэрозоль устройства.

Курительное изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть по существу вытянутым. Курительное изделие может иметь длину и периметр, по существу перпендикулярный длине. Аэрозоль-образующий субстрат имеет по существу цилиндрическую форму, аэрозоль-образующий субстрат может быть по существу вытянутым. Аэрозоль-образующий субстрат также может иметь длину и периметр, по существу перпендикулярный длине.

Курительное изделие может иметь общую длину между около 30 мм и около 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от около 5 мм до около 12 мм. Курительное изделие может содержать фильтрующую пробку. Фильтрующая пробка может быть расположена на расположенном ниже по потоку конце курительного изделия. Фильтрующая пробка может представлять собой фильтрующую пробку из ацетата целлюлозы. Фильтрующая пробка составляет около 7 мм в длину в одном из вариантов выполнения, но может иметь длину от около 5 мм до около 10 мм.

В одном из вариантов выполнения курительное изделие имеет общую длину около 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр около 7,2 мм. Кроме того, аэрозоль-образующий субстрат может иметь длину около 10 мм. Альтернативно, аэрозоль-образующий субстрат может иметь длину около 12 мм. Кроме того, диаметр аэрозоль-образующего субстрата может быть от около 5 мм до около 12 мм. Курительное изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, курительное изделие может содержать разделение между образующим аэрозоль субстратом и фильтрующей пробкой. Разделение может составлять около 18 мм, но может быть в диапазоне около от 5 мм около до 25 мм.

Аэрозоль-образующий субстрат может представлять собой твердый аэрозоль-образующий субстрат. Альтернативно, аэрозоль-образующий субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Аэрозоль-образующий субстрат может содержать табакосодержащий материал, который содержит летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождают из субстрата при нагревании. Альтернативно, аэрозоль-образующий субстрат может содержать не табачный материал. Аэрозоль-образующий субстрат дополнительно может содержать формирователь аэрозоля, который облегчает формирование густого и стабильного аэрозоля. Примеры подходящих формирователей аэрозоля представляют собой глицерин и пропиленгликоль.

Если аэрозоль-образующий субстрат представляет собой твердый аэрозоль-образующий субстрат, твердый аэрозоль-образующий субстрат может содержать, например, одно или более из: порошок, гранулы, пеллеты, обрезки, спагетти, полоски или листы, содержащие одно или более из: листа растения, листа табака, фрагмента табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака, опавшего листа табака и раскатанного табака. Твердый аэрозоль-образующий субстрат может быть в рассыпной форме или может быть обеспечен в подходящем контейнере или картридже. Необязательно, твердый аэрозоль-образующий субстрат может содержать дополнительный табак или не табачные летучие ароматические соединения, подлежащие высвобождению при нагревании субстрата. Твердый аэрозоль-образующий субстрат также может содержать капсулы, которые, например, содержат дополнительные табачные или не табачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагревания твердого аэрозоль-образующего субстрата.

В настоящей заявке, гомогенизированный табак относится к материалу, образованному посредством агломерации частиц табака. Гомогенизированный табак может быть в форме листа. Гомогенизированный табачный материал может иметь содержание формирователя аэрозоля больше чем 5%, в расчете на сухую массу. Гомогенизированный табачный материал может альтернативно иметь содержание формирователя аэрозоля между 5% и 30% по массе в расчете на сухую массу. Листы гомогенизированного табачного материала можно формировать посредством агломерации частиц табака, получаемых посредством перемалывания или иного измельчения одного или обоих из листовой пластины табака и стеблей листа табака. Альтернативно, или, кроме того, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из табачной пыли, табачной мелочи и других частиц побочных продуктов табака, образованных во время, например, обработки, манипулирования и транспортировки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать один или более свойственных связующих средств, которые представляют собой эндогенные связующие средства табака, одно или более несвойственных связующих средств, которые представляют собой экзогенные связующие средства табака, или их сочетание, чтобы помогать образовывать агломераты частиц табака; альтернативно, или, кроме того, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая в качестве неограничивающих примеров, табачные и не табачные волокна, формирователи аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.

В особенно предпочтительном варианте выполнения аэрозоль-образующий субстрат содержит собранный складчатый лист гомогенизированного табачного материала. В настоящей заявке, термин «складчатый лист» обозначает лист, который имеет множество по существу параллельных гребней или волн. Предпочтительно, когда генерирующее аэрозоль изделие собрано, по существу параллельные гребни или волны идут вдоль или параллельно продольной оси генерирующего аэрозоль изделия. Это предпочтительно облегчает собирание складчатого листа гомогенизированного табачного материала, чтобы формировать аэрозоль-образующий субстрат. Однако следует принимать во внимание, что складчатые листы гомогенизированного табачного материала для включения в генерирующее аэрозоль изделие могут альтернативно или вдобавок иметь множество по существу параллельных гребней или волн, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси генерирующего аэрозоль изделия, когда генерирующее аэрозоль изделие собрано. В вариантах выполнения аэрозоль-образующий субстрат может содержать собранный лист гомогенизированного табачного материала, который имеет по существу равномерную текстуру по существу по всей его поверхности. Например, аэрозоль-образующий субстрат может содержать собранный складчатый лист гомогенизированного табачного материала, который содержит множество по существу параллельных гребней или волн, которые по существу равномерно разнесены по ширине листа.

По желанию, твердый аэрозоль-образующий субстрат может быть обеспечен на термически стабильном носителе или встроен в него. Носитель может принимать форму порошка, гранул, пеллетов, обрезков, спагетти, полосок или листов. Альтернативно, носитель может представлять собой трубчатый носитель, который имеет тонкий слой твердого субстрата, расположенный на его внутренней поверхности или на его внешней поверхности или на его как внутренней, так и внешней поверхностях. Такой трубчатый носитель можно формировать, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканого мата из углеродного волокна, открытого сетчатого металлического экрана низкой массы или перфорированной металлической фольги или какой-либо другой термически стабильной полимерной матрицы.

Твердый аэрозоль-образующий субстрат можно располагать на поверхности носителя в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый аэрозоль-образующий субстрат можно располагать на всей поверхности носителя или альтернативно можно располагать в виде узора, чтобы обеспечивать неоднородную доставку запаха во время использования.

Несмотря на то, что выше отсылают к твердым образующим аэрозоль субстратам, специалисту в данной области будет ясно, что другие формы аэрозоль-образующего субстрата можно использовать с другими вариантами выполнения. Например, аэрозоль-образующий субстрат может представлять собой жидкий аэрозоль-образующий субстрат. Если обеспечен жидкий аэрозоль-образующий субстрат, генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит средство для удержания жидкости. Например, жидкий аэрозоль-образующий субстрат можно удерживать в контейнере. Альтернативно или, кроме того, жидкий аэрозоль-образующий субстрат может абсорбировать пористое вещество-носитель. Пористое вещество-носитель можно создавать из любой подходящей абсорбирующей пробки или тела, например, из пористого металла или вспененного пластика, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкий аэрозоль-образующий субстрат может удерживаться в пористом веществе-носителе перед использованием генерирующего аэрозоль устройства или альтернативно материал жидкого аэрозоль-образующего субстрата можно высвобождать в пористое вещество-носитель во время или незамедлительно перед использованием. Например, жидкий аэрозоль-образующий субстрат можно предоставлять в капсуле. Гильза капсулы предпочтительно плавится при нагревании и высвобождает жидкий аэрозоль-образующий субстрат в пористое вещество-носитель. Капсула может необязательно содержать твердое вещество в комбинации с жидким.

Альтернативно, носитель может представлять собой нетканую материю или жгут волокон, в который встроены табачные компоненты. Нетканая материя или жгут волокон может содержать, например, углеродное волокно, натуральные целлюлозные волокна, или волокна из производных целлюлозы.

Генерирующее аэрозоль устройство дополнительно может содержать источник питания для подачи мощности на внутренний и внешний нагреватели. Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например, источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В одном из вариантов выполнения источник питания представляет собой литий-ионную батарею. Альтернативно, источник питания может представлять собой никель-металлгидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на литиевой основе, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатную или литий-полимерную батарею.

В другом аспекте раскрытия обеспечено генерирующее аэрозоль устройство, формирующее часть системы по первому аспекту по изобретению. В частности, обеспечено генерирующее аэрозоль устройство, которое содержит:

оболочку, которая имеет проксимальный и дистальный концы и содержит по меньшей мере одну внешнюю поверхность и одну внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность образует сквозную полость на проксимальном конце оболочки, в которую помещен аэрозоль-образующий субстрат, причем полость имеет продольную протяженность между ее проксимальным и дистальным концами, нагревательный элемент внутри указанной полости выполнен с возможностью нагревания аэрозоль-образующего субстрата, помещенного в указанную полость, воздушный впуск, первый канал для воздушного потока, который продолжается от воздушного впуска к дистальному концу полости, причем первый канал для воздушного потока продолжается между внутренней поверхностью и внешней поверхностью оболочки вдоль по меньшей мере части продольной протяженности полости, и второй канал для воздушного потока, который продолжается от дистального конца полости к проксимальному концу полости.

Устройство предпочтительно обеспечивает сопротивление затяжке (СВ) между 5 и 20 мм H₂O через первый и второй каналы воздушного потока при отсутствии аэрозоль-образующего субстрата в полости.

В дополнительном аспекте раскрытия предоставлен способ генерации аэрозоля из аэрозоль-образующего субстрата, который включает:

нагревание аэрозоль-образующего субстрата; и

втягивание воздуха вдоль первого пути воздушного потока, внешнего по отношению к субстрату, который продолжается от проксимального конца к дистальному концу субстрата, и от первого пути воздушного потока ко второму пути воздушного потока, внутреннему по отношению к субстрату, который продолжается от дистального конца к проксимальному концу субстрата.

Несмотря на то, что раскрытие описано посредством ссылки на различные аспекты, должно быть ясно, что признаки, описанные по отношению к одному аспекту раскрытия, можно применять к другим аспектам раскрытия. В частности, аспекты устройства, образующего часть системы в соответствии с одним аспектом изобретения, можно применять к устройству отдельно в соответствии с другим аспектом изобретения.

Примеры изобретения подробно описаны со ссылкой на сопроводительные рисунки, на которых:

на Фиг. 1 представлено схематическое изображение генерирующего аэрозоль устройства;

на Фиг. 2 представлено схематическое сечение первого варианта выполнения устройства того типа, который представлен на Фиг. 1, которое показывает путь воздушного потока через устройство;

на Фиг. 3 представлен схематичный вид с торца устройства на Фиг. 2, который иллюстрирует воздушные впуски, расположенные вокруг торцевой грани устройства;

на Фиг. 4 представлено схематическое сечение второго варианта выполнения устройства того типа, который представлен на Фиг. 1, которое показывает путь воздушного потока через устройство; и

на Фиг. 5 представлено схематическое изображение извлекающего субстрат элемента, представленного на Фиг. 4.

На Фиг. 1 компоненты варианта выполнения электрически нагреваемой генерирующей аэрозоль системы 100 представлены упрощенным образом. В частности, элементы электрически нагреваемой генерирующей аэрозоль системы 100 не изображены в масштабе на Фиг. 1. Элементы, которые не значимы для понимания этого варианта выполнения, опущены, чтобы упростить Фиг. 1.

Электрически нагреваемая генерирующая аэрозоль система 100 содержит оболочку 10 и аэрозоль-образующий субстрат 12, например, сигарету. Аэрозоль-образующий субстрат 12 толкают внутрь оболочки 10, чтобы войти в тепловую близость с нагревателем 14. Аэрозоль-образующий субстрат 12 будет высвобождать спектр летучих соединений при различных температурах. Посредством управления максимальной рабочей температурой электрически нагреваемой генерирующей аэрозоль системы 100, чтобы она была ниже температуры высвобождения некоторых летучих соединений, можно добиваться высвобождения или формирования этих составляющих дыма.

В оболочке 10 расположен источник 16 электрической энергии, например, перезаряжаемая литий-ионная батарея. Контроллер 18 соединяют с нагревателем 14, источником 16 электрической энергии и пользовательским интерфейсом 20, например, кнопкой или дисплеем. Контроллер 18 управляет мощностью, подаваемой на нагреватель 14, чтобы регулировать его температуру. Обычно аэрозоль-образующий субстрат нагревают до температуры между 250 и 450 градусами Цельсия.

Образующему аэрозоль субстрату нужно как тепло, так и воздушный поток через субстрат, чтобы генерировать и доставлять аэрозоль. На Фиг. 2 приведено схематическое представление воздушного потока через передний или проксимальный конец устройства. Следует отметить, что на Фиг. 2 не точно изображен относительный масштаб элементов устройства, например, впускных каналов. Курительное изделие 102, содержащее аэрозоль-образующий субстрат 12, вмещают внутри полости 22 устройства 100. Воздух втягивают в устройство посредством действий пользователя, сосущего мундштук 24 курительного изделия 102. Воздух втягивают через впуски 26, образованные на проксимальной грани оболочки 10. Воздух, втянутый в устройство, проходит через воздушный канал 28 около внешней части полости 22. Втягиваемый воздух входит в аэрозоль-образующий субстрат 12 на дистальном конце курительного изделия 102 смежно с проксимальным концом пластинчатого нагревательного элемента 14, обеспеченного в полости 22. Втягиваемый воздух проходит через субстрат 12, несущий аэрозоль, и затем в ротовой конец курительного изделия 102.

Воздушные впуски 26 схематично показаны на Фиг. 3. Имеется множество впусков, разнесенных по окружности вокруг периметра оболочки. Каждый из впусков 26 находится в сообщении по текучей среде с одним и тем же внутренним каналом 28 воздушного потока, который окружает полость 22. Впуски на Фиг. 3 являются круглыми, но могут быть любой формы. Размер и число впусков 26 может выбирать конструктор, и их можно выбирать, чтобы предоставлять желаемое сопротивление затяжке через устройство. Кроме того, может быть обеспечено средство, чтобы регулировать сопротивление затяжке посредством частичного блокирования впусков. Например, поворотный элемент может быть соединен с проксимальной гранью оболочки 19, с различными угловыми положениями поворотного элемента, блокирующего различное число воздушных впусков.

В варианте выполнения, представленном на Фиг. 2, сопротивление затяжке системы, содержащей устройство и субстрат, составляет около 95 мм H₂O. Сопротивление затяжке устройства отдельно, без субстрата, составляет около 13 мм H₂O. Сопротивление затяжке измеряли в соответствии с ISO 6565:2011, который задает стандарт для измерения сопротивления всасыванию, с использованием прибора падения давления SODIM, который представляет собой прибор, специально сконструированный для измерения падения давления на сигаретах и фильтрующих стержнях. Прибор падения давления SODIM доступен в SODIM SAS, 48 Rue Danton, 45404 Fleury-les-Aubrais cedex France. Для того чтобы измерять сопротивление затяжке устройства без субстрата, силиконовую трубку длиной 24 мм и диаметром 7,8 мм вставляли в полость вместо аэрозоль-образующего изделия. Сопротивление затяжке, как с, так и без аэрозоль-образующего изделия измеряли множество раз, чтобы предоставить усредненный результат.

Воздушные впуски расположен на передней или проксимальной грани оболочки. В этом положении они очень маловероятно будут непреднамеренно блокированы рукой пользователя во время использования. Однако в устройстве, в котором пользователь затягивается непосредственно из оболочки устройства, воздушные впуски нужно располагать вдали ото рта пользователя при использовании, чтобы гарантировать, что достаточно подаваемого воздуха способно войти в устройство.

Воздушный канал 28 продолжается вокруг периметра полости 22, чтобы захватывать тепло, потерянное полостью. Тем самым, воздух внутри воздушного канала 28 нагревают перед прохождением в полость и через субстрат 12. Этот предварительный нагрев воздуха не только улучшает эффективность устройства, но также обеспечивает более однородный температурный профиль внутри субстрата. Воздушный канал 28 может состоять из множества отдельных каналов, разнесенных друг от друга, или может быть выполнен с возможностью заставлять воздух течь по конкретному паттерну вокруг полости, но в этом примере содержит одну продольно идущую камеру.

Пара выпускных отверстий 30 обеспечена между каналом 28 воздушного потока и полостью 22 на дистальном конце полости. Также могут варьировать число, положение и размер выпускных каналов в соответствии с конкретными рабочими параметрами устройства.

Когда воздух вошел в полость 22, его втягивают за пластинчатый нагревательный элемент через субстрат, где его дополнительно нагревают и он захватывает аэрозоль, образованный из субстрата. Воздушный поток выходит из курительного изделия через мундштук 24.

В этом примере нагревательный элемент представляет собой один пластинчатый нагреватель, расположенный внутри субстрата 12. Альтернативно или вдобавок, один или более нагревательных элементов можно предоставлять на периферии полости, за пределами субстрата. В этом случае канал для воздушного потока расположен между нагревательными элементами и внешней поверхностью оболочки 10.

После того, как курительное изделие 102 вставляют в полость 22, пользователь активирует устройство на Фиг. 1 и 2 с использованием пользовательского интерфейса 20. После активации нагревательный элемент нагревает субстрат в течение предварительно определяемого периода времени, например, семь минут. В течение этого времени пользователь может затягиваться курительным изделием, чтобы втягивать воздух через устройство с тем, чтобы доставлять аэрозоль пользователю. Нагреватель выполнен с возможностью обеспечивать непрерывное нагревание во время периода работы, независимо от того, затягивается ли пользователь курительным изделием. В качестве альтернативы, устройство может включать датчик воздушного потока и нагреватель можно выполнять с возможностью нагревать субстрат, только когда пороговый уровень воздушного потока проходит через устройство.

При использовании воздушный поток вокруг полости 22 снижает температуру оболочки в области полости на несколько градусов Цельсия по сравнению с обеспеченными воздушными впусками через оболочку на дистальном конце полости. Это полезно, поскольку это позволяет оболочке сохранять температуру, которая комфортна пользователю для держания.

Канал(ы) воздушного потока на Фиг. 2 находятся внутри оболочки 10. Однако, альтернативно или, кроме того, возможно формировать воздушные каналы между оболочкой и вставленным субстратом. Например, внутренняя поверхность полости может содержать одну или более канавок, образующих воздушный канал. Альтернативно, канал(ы) воздушного потока можно формировать в отделяемых частях оболочки. На Фиг. 4 представлен вариант выполнения, в котором канал(ы) воздушного потока продолжается через две отделяемых части оболочки.

На Фиг. 4 оболочка содержит две отделяемых части, основной корпус 10 и часть 40 держателя субстрата. Часть 40 держателя субстрата показана соединенной с основным корпусом 10 на Фиг. 4 и формирует проксимальный конец устройства. Часть 40 держателя субстрата полезна для удаления курительного изделия после использования. Существует риск того, что удаление курительного изделия из устройства простым вытягиванием курительного изделия будет разрушать курительное изделие, оставляя его часть сзади в полости 22, откуда ее сложно удалять.

На Фиг. 5 представлен схематичный вид части 40 держателя субстрата отдельно от устройства. Часть держателя субстрата имеет дистальный конец 42, который расположен внутри основного корпуса 10 при использовании и в котором аэрозоль-образующий субстрат расположен при использовании, и проксимальный конец 44, который формирует часть внешней поверхности оболочки. Часть держателя субстрата имеет цилиндрический канал, который образует полость 22.

Дистальный конец 42 части держателя субстрата имеет отверстие 46, через которое может проходить нагревательный элемент 14. Дистальный конец также может содержать окна 48, как показано, чтобы сделать возможным непосредственный контакт между образующим аэрозоль субстратом и внешне расположенными нагревательными элементами. Альтернативно дистальный конец части держателя субстрата может содержать один или более нагревательных элементов.

Проксимальный конец 44 части 40 держателя субстрата содержит воздушные впуски 26 так, как показано и описано со ссылкой на Фиг. 3. Канал 28b воздушного потока формируют в проксимальном конце 44 в связи с впусками 26. Канал 28b воздушного потока выполнен с возможностью совпадения и соединения с соответствующим каналом 28a воздушного потока в основном корпусе 10. Выпускные отверстия 30 в виде канавок на дистальном конце части 40 держателя субстрата, позволяют воздуху проходить из воздушного канала 28a в основном корпусе во внутреннюю часть полости 22, через отверстие 46.

На Фиг. 4 и 5 показан еще один из примеров отделяемых частей оболочки и канал для воздушного потока, который продолжается внутри обеих частей. Должно быть ясно, что любую комбинацию частей оболочки можно использовать, пока они обеспечивают воздушный поток вокруг полости 22, который втягивают через устройство посредством затяжки пользователем.

Отделяемую часть 40 держателя субстрата можно адаптировать для конкретных пользователей или конкретных типов субстрата. Посредством обеспечения частей 40 держателя субстрата с различными размерами, формами и числом воздушных впусков 26, можно обеспечивать различные сопротивления втягиванию. Курительное изделие, содержащее аэрозоль-образующий субстрат, обеспечивает некоторое сопротивление затяжке, и различные субстраты и мундштуки будут обеспечивать отличающееся сопротивление затяжке. Предусматривая различные впуски 26 на оболочке, можно компенсировать различия между различными курительными изделиями. Различные части держателя субстрата могут быть обеспечены, чтобы соответствовать конкретным субстратам. Альтернативно, различные части держателя субстрата можно предоставлять просто, чтобы угодить предпочтениям различных пользователей.

Описанные выше примерные варианты выполнения иллюстрируют, но не ограничивают. На основе рассмотренных выше примерных вариантов выполнения, другие варианты выполнения в соответствии с приведенными выше примерными вариантами выполнения будут очевидны специалисту в данной области.

Реферат

Изобретение относится к генерирующему аэрозоль устройству, которое выполнено с возможностью нагревания аэрозоль-образующего субстрата и, в частности, конструкции для обеспечения предпочтительного воздушного потока через устройство. Генерирующая аэрозоль система содержит аэрозоль-образующее изделие, которое содержит аэрозоль-образующий субстрат и мундштучную часть для втягивания воздуха пользователем через субстрат; и генерирующее аэрозоль устройство, содержащее оболочку, которая имеет проксимальный и дистальный концы и содержит по меньшей мере одну внешнюю поверхность и одну внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность образует сквозную полость на проксимальном конце оболочки, в которую помещен аэрозоль-образующий субстрат, причем полость имеет продольную протяженность между ее проксимальным и дистальным концами, нагревательный элемент внутри указанной полости, выполненный с возможностью нагревания аэрозоль-образующего субстрата, помещенного в указанную полость, и воздушный впуск; при этом система содержит первый канал для воздушного потока, который продолжается от воздушного впуска к дистальному концу полости, причем первый канал для воздушного потока продолжается между нагревательным элементом и внешней поверхностью оболочки вдоль по меньшей мере части продольной протяженности полости, и второй канал для воздушного потока, который продолжается от дистального конца полости до мундштучной части, причем нагревательный элемент присутствует в форме штырька или пластины, продолжающейся в субстрат, при этом дистальный конец первого канала для воздушного потока и дистальный конец

Формула