Образующее аэрозоль устройство с прикрепленным нагревателем
Изобретение относится к образующему аэрозоль устройству с электрическим нагревом. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом содержит нагревательный узел, предназначенный для нагрева образующего аэрозоль субстрата с целью образования вдыхаемого аэрозоля и содержащий нагреватель и держатель нагревателя, причем нагреватель выполнен по существу в форме лезвия для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата, имеет длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм и содержит электроизоляционное основание нагревателя и электрорезистивный нагревательный элемент, поддерживаемый основанием нагревателя, и по толщине нагревателя образовано сквозное отверстие, при этом держатель нагревателя осуществляет конструкционную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность размещения нагревателя внутри образующего аэрозоль устройства, а держатель нагревателя образован из формуемого материала, который отформован вокруг части нагревателя и проходит через указанное сквозное отверстие для соединения нагревателя с держателем нагревателя. Техническим результатом изобретения является предотвращение чрезмерного перемещения нагревателя внутри держателя нагревателя, что способствует предотвращению поломки узла сопряжения между нагревателем и держателем нагревателя. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее описание относится к образующему аэрозоль устройству с электрическим нагревом, содержащему нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата с целью образования вдыхаемого аэрозоля. Нагревательный узел содержит нагреватель и держатель нагревателя, причем нагреватель выполнен с возможностью его улучшенного закрепления внутри держателя нагревателя.
Существует растущий спрос на удерживаемые рукой образующие аэрозоль устройства, которые способны образовывать аэрозоль для вдыхания пользователем. Одной из конкретных областей указанного спроса являются нагреваемые курительные устройства, в которых образующий аэрозоль субстрат нагревают для высвобождения летучих ароматических соединений без сжигания образующего аэрозоль субстрата. Высвобождаемые летучие соединения доставляются пользователю в составе аэрозоля.
Любое образующее аэрозоль устройство, работающее с использованием нагрева образующего аэрозоль субстрата, должно содержать нагревательный узел. Для различных типов образующих аэрозоль субстратов было предложено множество различных типов нагревательных узлов.
Один тип нагревательного узла, который был предложен для нагреваемых курительных устройств, работает при вставке нагревателя внутрь твердого образующего аэрозоль субстрата, такого как заглушка из табака. Такая компоновка обеспечивает возможность непосредственного и эффективного нагрева субстрата. Однако с этим типом нагревательного узла имеет место ряд технических проблем, в том числе выполнение требований по малым размерам, прочности, низким производственным затратам, достаточным рабочим температурам и эффективной локализации создаваемого тепла.
В WO2014/102092 раскрыт нагревательный узел для образующего аэрозоль устройства. Указанный нагревательный узел содержит нагреватель, имеющий керамическое основание и электрорезистивную дорожку, и держатель нагревателя, который приформован к опорной части нагревателя. Нагреватель выполнен с возможностью вставки внутрь твердого образующего аэрозоль субстрата и извлечения из него.
Было замечено, что время использования заглушка из табака (образующий аэрозоль субстрат) курительного изделия часто становится «липкой» или «прилипает» к нагревателю в устройстве, раскрытом в WO2014/102092. Вследствие этого, при вытягивании курительного изделия с целью извлечения этого изделия из устройства происходит приложение усилия к нагревателю. Многократное использование может означать многократное вытягивание нагревателя с усилием из-за указанной адгезии между нагревателем и заглушкой из табака. Это может привести к ослаблению узла сопряжения между держателем нагревателя и нагревателем и, как следствие, к расшатыванию нагревателя. Важно, чтобы не происходило расшатывание нагревателя в держателе нагревателя.
Предпринимались попытки повысить «крепежное усилие», обеспечиваемое приформованным держателем нагревателя. Одна из указанных попыток состояла в добавлении фрикционного порошка в нагреватель с целью повышения прочности его прикрепления при вставке внутрь держателя нагревателя. Тем не менее, данная технология не является предпочтительной, поскольку лезвия нагревателя производятся в условиях чистого помещения, и использование порошков в таких условиях обычно нежелательно.
В настоящем изобретении предложено образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом, содержащее нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата с целью образования вдыхаемого аэрозоля. Нагревательный узел содержит нагреватель и держатель нагревателя.
Нагреватель выполнен по существу в форме лезвия для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата и имеет длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм. Предпочтительная длина может составлять от 15 мм до 50 мм, например от 18 мм до 30 мм. Предпочтительная длина может составлять от примерно 19 мм до примерно 20 мм. Предпочтительная ширина может составлять от 3 мм до 7 мм, например от 4 мм до 6 мм. Предпочтительная ширина может составлять примерно 5 мм. Предпочтительная толщина может составлять от 0,25 мм до 0,5 мм. Предпочтительная толщина может составлять примерно 0,4 мм. Нагреватель содержит электроизоляционное основание нагревателя и электрорезистивный нагревательный элемент, поддерживаемый основанием нагревателя. По толщине нагревателя образовано сквозное отверстие. Держатель нагревателя осуществляет конструкционную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность размещения нагревателя внутри образующего аэрозоль устройства. Держатель нагревателя образуют из формуемого материала, который формуют вокруг части нагревателя и который проходит через указанное сквозное отверстие для соединения нагревателя с держателем нагревателя. Нагреватель может иметь сходящийся или заостренный конец для облегчения вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата.
Держатель нагревателя предпочтительно приформован к той части нагревателя, температура которой во время работы повышается незначительно. Указанная часть может быть названа опорной частью, и нагревательный элемент может иметь более низкое удельное сопротивление в этой части, так что она существенно не нагревается при протекании рабочего тока. Указанное сквозное отверстие расположено в опорной части.
При отсутствии сквозного отверстия нагреватель прикрепляют к держателю нагревателя с помощью узла сопряжения, образованного между нагревателем и приформованным держателем. Многократное использование устройства приводит к ослаблению указанного узла сопряжения, вследствие чего происходит расшатывание нагревателя. Благодаря наличию сквозного отверстия обеспечивается возможность образования механической связи. Формуемый материал протекает через сквозное отверстие и осуществляет соединение. Образованное таким образом соединение или связь препятствует перемещению нагревателя даже в том случае, если узел сопряжения между формуемым материалом и нагревателем сломан. Кроме того, улучшенный крепежный эффект, обеспечиваемый формуемым материалом, протекающим через указанное сквозное отверстие, предотвращает чрезмерное перемещение нагревателя внутри держателя нагревателя, что способствует предотвращению поломки узла сопряжения между нагревателем и держателем нагревателя.
Предпочтительно, указанное отверстие имеет такие размеры, что его максимальный диаметр составляет от 0,8 мм до 3 мм, например от 1 мм до 2,5 мм, например 2 мм. Указанное отверстие может быть некруглым. Термин «диаметр» используется для указания максимального размера через устье отверстия. Отверстия могут представлять собой, например, квадратные отверстия, и их максимальный диаметр может представлять собой размер, проходящий от одного угла квадрата до диагонально противоположного ему угла.
Возможно наличие двух и более сквозных отверстий, образованных по толщине нагревателя. В этом случае формуемый материал держателя нагревателя проходит насквозь через каждое из указанных двух и более сквозных отверстий. Например, опорная часть нагревателя может иметь два сквозных отверстия, или три сквозных отверстия, или четыре сквозных отверстия. Указанные отверстия могут быть расположены в конкретных конфигурациях для обеспечения оптимальных крепежных эффектов.
Нагреватель может дополнительно содержать один или более проходящих наружу выступов для улучшения соединения держателя нагревателя с нагревателем. Нагреватель выполнен по существу в форме лезвия и, следовательно, он имеет две по существу параллельных кромки и два по существу параллельных торца. Указанные выступы могут проходить или выступать наружу от указанных торцов или кромок и могут обеспечивать дополнительное механическое прикрепление нагревателя.
В качестве альтернативы или дополнительно, нагреватель может также содержать одну или более проходящих внутрь выемок или канавок для улучшения соединения держателя нагревателя с нагревателем.
Предпочтительно, формуемый материал держателя нагревателя может представлять собой полимерный материал, например полиэфирэфиркетон (PEEK). Основание нагревателя может быть образовано из керамического материала, например диоксида циркония или оксида алюминия.
Сквозное отверстие может быть образовано в нагревателе до или после образования электрорезистивного нагревательного элемента на основании нагревателя. Устройство может быть образовано путем прикрепления или присоединения нагревательного узла к корпусу снаружи или внутри.
Один способ изготовления образующего аэрозоль устройства может включать в себя этапы, на которых: обеспечивают основание нагревателя, имеющее длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм, причем основание нагревателя образуют из электроизоляционного материала и оно имеет образованное по его толщине сквозное отверстие; наносят один или более электрорезистивных элементов на основание нагревателя с образованием нагревателя; соединяют держатель нагревателя с нагревателем с образованием нагревательного узла, причем держатель нагревателя образуют из формуемого материала, который формуют вокруг части нагревателя таким образом, чтобы этот формуемый материал проходил через указанное сквозное отверстие; и размещают нагревательный узел в корпусе.
Если основание нагревателя является керамическим, указанное сквозное отверстие может быть образовано до того, как керамика будет подвергнута обжигу. Сквозное отверстие может быть образовано путем механической обработки после обжига; например, путем лазерной обработки или сверления. Указанный корпус может содержать источник питания, и способ может включать в себя этапы, на которых соединяют электрорезистивный элемент с источником питания.
Один способ изготовления образующего аэрозоль устройства включает в себя этапы, на которых: обеспечивают основание нагревателя, имеющее длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм, причем основание нагревателя образуют из электроизоляционного материала; наносят один или более электрорезистивных элементов на основание нагревателя с образованием нагревателя; образуют сквозное отверстие по толщине нагревателя; соединяют держатель нагревателя с нагревателем с образованием нагревательного узла, причем держатель нагревателя образуют из формуемого материала, который формуют вокруг части нагревателя таким образом, чтобы этот формуемый материал проходил через указанное сквозное отверстие; и размещают нагревательный узел в корпусе.
Сквозное отверстие может быть образовано путем механической обработки, например путем лазерной обработки или сверления. Корпус может содержать источник питания, и способ может включать в себя этапы, на которых соединяют электрорезистивный нагревательный элемент с источником питания.
В контексте данного документа термин «образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом» используется для описания устройства, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом образующего аэрозоль изделия с целью образования аэрозоля. Предпочтительно, образующее аэрозоль устройство представляет собой курительное устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом образующего аэрозоль изделия с целью образования аэрозоля, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя. Предпочтительно, образующее аэрозоль устройство взаимодействует с образующим аэрозоль изделием для обеспечения возможности протекания воздуха через образующий аэрозоль субстрат.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат может с удобством использоваться как часть образующего аэрозоль изделия или курительного изделия.
В контексте данного документа термины «образующее аэрозоль изделие» и «курительное изделие» относятся к изделию, содержащему образующий аэрозоль субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, образующее аэрозоль изделие может представлять собой курительное изделие, которое образует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый в легкие пользователя через рот пользователя. Образующее аэрозоль изделие может быть одноразовым. Курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, содержащий табак, носит название табачной палочки.
Держатель нагревателя осуществляет конструкционную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность его прочного прикрепления внутри образующего аэрозоль устройства. Благодаря использованию формуемого материала, такого как формуемый полимер, обеспечивается возможность формования держателя нагревателя вокруг нагревателя и, следовательно, возможность надежной поддержки нагревателя. Это также обеспечивает возможность изготовления держателя нагревателя с нужной внешней формой и размерами недорогим способом.
Применение полимера для поддержки нагревателя означает, что температуру нагревателя вблизи держателя нагревателя необходимо регулировать таким образом, чтобы она была ниже температуры, при которой полимер плавится, горит или иным образом деградирует. В то же самое время, температура части нагревателя, вставленной внутрь образующего аэрозоль субстрата, во время использования должна быть достаточна для образования аэрозоля с нужными свойствами. Поэтому желательно обеспечить, чтобы температура опорной части нагревательного элемента, т.е. по меньшей мере в тех точках нагревателя, которые контактируют с держателем нагревателя, оставалась ниже максимально допустимой температуры во время использования.
В электрорезистивном нагревателе тепло, генерируемое нагревателем, зависит от сопротивления нагревательного элемента. Чем выше сопротивление нагревательного элемента, тем больше генерируется тепла при заданном токе. Желательно, чтобы основная часть генерируемого тепла генерировалась тем участком нагревательного элемента, который вставляется внутрь образующего аэрозоль субстрата, т.е. тем участком нагревательного элемента, который поддерживается вставляемой частью или нагревательной частью нагревателя. Соответственно, может быть желательно, чтобы с помощью вставляемой части нагревателя поддерживался участок нагревательного элемента, имеющий более высокое электрическое сопротивление на единицу длины, чем участок нагревательного элемента, поддерживаемый с помощью опорного участка нагревателя.
Предпочтительно, нагревательный элемент может быть образован из различных материалов. Первый участок или нагревательный участок нагревательного элемента (т.е. та часть, которая поддерживается в результате вставки, или нагревательная часть нагревателя) может быть образован из первого материала, и опорный участок нагревательного элемента (т.е. тот участок, который поддерживается опорной частью нагревателя) может быть образован из второго материала, причем первый материал имеет более высокий коэффициент электрического удельного сопротивления, чем второй материал. Например, первый материал может представлять собой NiCr (никель-хром), платину, вольфрам или проволоку из сплава, а второй материал может представлять собой золото, серебро или медь. Размеры первого и второго участков нагревательного элемента также могут отличаться для обеспечения более низкого электрического сопротивления на единицу длины на втором участке.
Основание нагревателя образовано из электроизоляционного материала и может быть образовано из керамического материала, такого как диоксид циркония или оксид алюминия. Основание нагревателя может обеспечивать механически стабильную поддержку для нагревательного элемента в широком диапазоне температур, и оно может обеспечивать жесткую конструкцию, подходящую для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата. Основание нагревателя может содержать плоскую поверхность, на которой размещен нагревательный элемент, и оно может содержать клиновидный конец, выполненный с возможностью вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата. Основание нагревателя предпочтительно имеет удельную теплопроводность не более 2 Ватт на метр-Кельвин.
В WO2014/102092 раскрыты нагреватели, имеющие различные конфигурации материалов нагревательного элемента и материалов основания нагревателя.
Образующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит корпус, образующий полость, окружающую вставляемую часть нагревателя. Указанная полость выполнена с возможностью размещения в ней образующего аэрозоль изделия, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Держатель нагревателя может образовывать поверхность, закрывающую один конец указанной полости.
Устройство предпочтительно представляет собой портативное или удерживаемое рукой устройство, которое удобно держать между пальцами одной руки. Устройство может иметь по существу цилиндрическую форму и иметь длину от 70 до 120 мм. Максимальный диаметр устройства предпочтительно составляет от 10 мм до 20 мм. В одном варианте осуществления устройство имеет многоугольное поперечное сечение и содержит выступающую кнопку, выполненную на одной из граней. В этом варианте осуществления диаметр устройства составляет от 12,7 до 13,65 мм при измерении от плоской грани до противоположной плоской грани; от 13,4 до 14,2 мм при измерении от ребра до противоположного ребра (т.е. от линии пересечения двух граней на одной стороне устройства до соответствующей линии пересечения на другой стороне); и от 14,2 до 15 мм при измерении от вершины указанной кнопки до противоположной нижней плоской грани.
Устройство может содержать другие нагреватели, в дополнение к нагревательному узлу согласно первому аспекту. Например, устройство может содержать внешний нагреватель, расположенный по периметру указанной полости. Внешний нагреватель может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагреватель может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрическом основании, таком как полиимидная. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру указанной полости. В качестве альтернативы, внешний нагреватель может иметь форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной схемной платы, формованного соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна, или он может быть выполнен с использованием технологии нанесения покрытий, такой как плазменное осаждение из газовой фазы, на основании подходящей формы. Внешний нагреватель может быть также образован с использованием металла, имеющего определенную связь между температурой и удельным сопротивлением. В таком иллюстративном устройстве металл может быть выполнен в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Образованный таким образом внешний нагреватель может использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревателя во время работы.
Источник питания устройства может представлять собой любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.
Устройство предпочтительно содержит элемент управления. Указанный элемент управления может представлять собой простой переключатель. В качестве альтернативы, элемент управления может представлять собой электрическую схему, и он может содержать один или более микропроцессоров или микроконтроллеров.
В настоящем изобретении предложена образующая аэрозоль система, содержащая образующее аэрозоль устройство, описанное выше, и одно или более образующих аэрозоль изделий, выполненных с возможностью размещения в полости этого образующего аэрозоль устройства.
Образующее аэрозоль изделие может представлять собой курительное изделие. Во время работы курительное изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, может частично находиться внутри образующего аэрозоль устройства.
Курительное изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Курительное изделие может быть по существу удлиненным. Курительное изделие может иметь направление длины и окружное направление, по существу перпендикулярное направлению длины. Образующий аэрозоль субстрат может иметь по существу цилиндрическую форму. Образующий аэрозоль субстрат может быть по существу удлиненным. Образующий аэрозоль субстрат также может иметь направление длины и окружное направление, по существу перпендикулярное направлению длины.
Курительное изделие может иметь общую длину от примерно 30 мм до примерно 100 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка может быть расположена на дальнем по ходу потока конце курительного изделия. Фильтрующая заглушка может представлять собой ацетилцеллюлозную фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка в одном варианте осуществления имеет длину примерно 7 мм, однако она может иметь длину от примерно 5 мм до примерно 10 мм.
В одном варианте осуществления курительное изделие имеет общую длину примерно 45 мм. Курительное изделие может иметь внешний диаметр примерно 7,2 мм. Кроме того, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 10 мм. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину примерно 12 мм. Кроме того, диаметр образующего аэрозоль субстрата может составлять от примерно 5 мм до примерно 12 мм. Курительное изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, курительное изделие может содержать разделитель между образующим аэрозоль субстратом и фильтрующей заглушкой. Указанный разделитель может иметь размер примерно 18 мм, однако он может иметь размер в диапазоне от примерно 5 мм до примерно 25 мм.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы, образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно содержать образователь аэрозоля, который способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля. Примерами подходящих образователей аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, то этот твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, литой листовой табак и расширенный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может иметь рассыпную форму или он может быть предоставлен в подходящей таре или картридже. При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, высвобождаемые при нагреве субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат может также содержать капсулы, которые содержат, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагрева твердого образующего аэрозоль субстрата.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному в результате агломерирования табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание образователя аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более 5% в пересчете на сухой вес. В качестве альтернативы, содержание образователя аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы в результате агломерирования табака в виде частиц, полученного путем размола или иного комбинирования пластин табачного листа и/или жилок табачного листа. В качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие табачные отходы в виде частиц, образующиеся, например, при обработке, перемещении и отгрузке табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более внутренних связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерированию табака в виде частиц; в качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, образователи аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может быть размещен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В качестве альтернативы, носитель может представлять собой трубчатый носитель, содержащий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность и/или на его внешнюю поверхность. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы.
В особо предпочтительном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Предпочтительно, когда образующее аэрозоль изделие собрано, по указанные существу параллельные складки или гофры проходят вдоль или параллельно продольной оси образующего аэрозоль изделия. Это обеспечивает преимущество, состоящее в облегчении собирания гофрированного листа гомогенизированного табачного материала для получения образующего аэрозоль субстрата. Тем не менее, следует иметь в виду, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в образующее аэрозоль изделие могут, в качестве альтернативы или дополнительно, иметь множество по существу параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси образующего аэрозоль изделия, когда это образующее аэрозоль изделие собрано. В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может содержать собранный лист гомогенизированного табачного материала, который по существу равномерно текстурирован по существу по всей его поверхности. Например, образующий аэрозоль субстрат может содержать собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий множество по существу параллельных складок или гофров, которые разнесены по существу равномерно по ширине листа.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность носителя в виде, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, он может быть нанесен в виде рисунка с целью обеспечения неоднородной доставки аромата во время использования.
Образующая аэрозоль система представляет собой комбинацию образующего аэрозоль устройства и одного или более образующих аэрозоль изделий для использования вместе с устройством. Тем не менее, образующая аэрозоль система может включать в себя дополнительные компоненты, например такие, как зарядное устройство для зарядки встроенного источника электропитания в электрически управляемом или электрическом образующем аэрозоль устройстве.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылками на различные аспекты, следует понимать, что признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны подробно лишь на примерах, со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 показано схематичное изображение образующего аэрозоль устройства;
на фиг. 2 показано схематичное поперечное сечение переднего конца образующего аэрозоль устройства того типа, который показан на фиг. 1, с нагревателем, вставленным внутрь курительного изделия;
на фиг. 3 показано схематичное изображение нагревательного узла согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 показано поперечное сечение части нагревательного узла по фиг. 3;
на фиг. 5 показано схематичное изображение альтернативного нагревательного узла согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 показано схематичное изображение альтернативного нагревательного узла согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 компоненты варианта осуществления образующей аэрозоль системы 100 с электрическим нагревом показаны в упрощенно виде. В частности, элементы образующей аэрозоль системы 100 с электрическим нагревом на фиг. 1 показаны не в масштабе. Элементы, которые не являются существенными для понимания данного варианта осуществления, в целях упрощения фиг. 1 были опущены.
Образующая аэрозоль система 100 с электрическим нагревом содержит образующее аэрозоль устройство, имеющее корпус 10, и образующее аэрозоль изделие 12, например табачную палочку. Образующее аэрозоль изделие 12 содержит образующий аэрозоль субстрат, который вдавлен внутрь корпуса 10 таким образом, чтобы он находился в тепловой близости от части нагревателя 14. Образующий аэрозоль субстрат будет высвобождать ряд летучих соединений при различных температурах.
Внутри корпуса 10 предусмотрен источник 16 питающей электроэнергии, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. Контроллер 18 соединен с нагревателем 14, источником 16 питающей электроэнергии и интерфейсом 20 пользователя, например кнопкой или дисплеем. Контроллер 18 управляет подачей питания на нагреватель 14 с целью регулирования его температуры. Образующий аэрозоль субстрат обычно нагревают до температуры от 250 до 450 градусов по Цельсию.
На фиг. 2 показано схематичное поперечное сечение переднего конца образующего аэрозоль устройства того типа, который показан на фиг. 1, с нагревателем 14, вставленным внутрь образующего аэрозоль изделия 12, которое в данном варианте осуществления представляет собой курительное изделие. Образующее аэрозоль устройство показано в соединении с образующим аэрозоль изделием 12 для употребления этого образующего аэрозоль изделия 12 пользователем.
Корпус 10 образующего аэрозоль устройства образует полость, открытую на ближнем конце (или подносимом ко рту конце), для размещения образующего аэрозоль изделия 12 с целью его употребления. Дальний конец полости закрыт нагревательным узлом 24, содержащим нагреватель 14 и держатель 26 нагревателя. Нагреватель 14 удерживается с помощью держателя 26 нагревателя таким образом, что активная нагревательная область (нагревательная часть) нагревателя расположена внутри указанной полости. Активная нагревательная область нагревателя 14 расположена внутри дальнего конца образующего аэрозоль изделия 12, когда это образующее аэрозоль изделие 12 полностью размещено внутри указанной полости. Держатель нагревателя образован из полиэфирэфиркетона и отформован вокруг опорной части нагревателя Первый конец нагревателя, включая нагревательную часть, проходит от одной стороны держателя нагревателя. Второй конец нагревателя, включая соединительную часть, проходит от другой стороны держателя нагревателя.
Нагреватель 14 выполнен в форме лезвия, заканчивающегося острием. Иначе говоря, размер нагревателя по длине больше, чем его размер по ширине, который, в свою очередь, больше, чем его размер по толщине. Первый и второй торцы нагревателя образованы поперечным и продольным направлениями нагревателя.
Иллюстративное образующее аэрозоль изделие, показанное на фиг. 2, может быть описано следующим образом. Образующее аэрозоль изделие 12 содержит четыре элемента: образующий аэрозоль субстрат 30, опорный элемент, такой как полая трубка 40, передаточную секцию 50 и мундштучный фильтр 60. Эти четыре элемента расположены последовательно, выровнены по одной оси и объединены посредством сигаретной бумаги 70 с образованием стержня. В собранном виде образующее аэрозоль изделие имеет длину 45 миллиметров и диаметр 7 миллиметров.
Образующий аэрозоль субстрат содержит пачку гофрированного литого листового табака, завернутую в фильтровальную бумагу (не показана) с образованием заглушки. Указанный литой листовой табак содержит один или более образователей аэрозоля, таких как глицерин.
Полая трубка 40, образованная из ацетилцеллюлозной трубки, расположена в непосредственной близости к образующему аэрозоль субстрату 30. Трубка 40 образует отверстие диаметром 3 миллиметра. Одна из функций полой трубки 40 состоит в размещении образующего аэрозоль субстрата 30 в направлении дальнего конца 23 стержня 21 таким образом, чтобы он мог контактировать с нагревателем. Полая трубка 40 действует таким образом, чтобы предотвратить смещение образующего аэрозоль субстрата 30 вдоль стержня в направлении мундштука, когда нагреватель вставлен в образующий аэрозоль субстрат 30.
Передаточная секция 50 содержит тонкостенную трубку длиной 18 миллиметров. Передаточная секция 50 обеспечивает возможность прохождения летучих веществ, высвобождающихся из образующего аэрозоль субстрата 30, вдоль изделия в направлении мундштучного фильтра 60. Летучие вещества могут охлаждаться внутри передаточной секции с образованием аэрозоля.
Мундштучный фильтр 60 представляет собой обычный мундштучный фильтр, образованный из ацетилцеллюлозы и имеющий длину примерно 7,5 миллиметра.
Четыре вышеуказанных элемента соединены путем их плотного обертывания в сигаретную бумагу 70. Бумага в этом конкретном варианте осуществления представляет собой стандартную сигаретную бумагу, имеющую стандартные свойства или классификацию. Бумага в этом конкретном варианте осуществления представляет собой обычную сигаретную бумагу. Граница между бумагой и каждым из элементов определяет местоположение элементов и ограничивает собой изделие 12, образующее аэрозоль.
Когда образующее аэрозоль изделие 12 вставляют в указанную полость, клиновидное острие нагревателя приводится в контакт с образующим аэрозоль субстратом 30. В результате приложения усилия к образующему аэрозоль, изделию нагреватель проникает внутрь образующего аэрозоль субстрата 30. Когда образующее аэрозоль изделие 12 надлежащим образом вставлено в образующее аэрозоль устройство, нагреватель 14 оказывается вставленным внутрь образующего аэрозоль субстрата 30. Когда нагреватель активирован, образующий аэрозоль субстрат 30 нагревается и происходит образование или выделение летучих веществ. Когда пользователь осуществляет затяжку на мундштучном фильтре 60, воздух втягивается в образующее аэрозоль изделие, и происходит конденсация летучих веществ с образованием вдыхаемого аэрозоля. Этот аэрозоль проходит через мундштучный фильтр 60 образующего аэрозоль изделия и поступает в рот пользователя.
На фиг. 3 более детально показан нагревательный узел 1000 того типа, который установлен в устройстве, показанном на фиг. 2. Нагревательный узел содержит нагреватель 1010 и держатель 1020 нагревателя. Держатель нагревателя отформован вокруг нагревателя на опорной части нагревателя. Держатель нагревателя изображен точечными линиями, так что виден полностью весь нагреватель. Нагреватель 1010 содержит электроизоляционное основание 1080 нагревателя, которое определяет форму нагревателя 1010. Основание 1080 нагревателя образовано из электроизоляционного материала, который может представлять собой, например, оксид алюминия (Al2O3) или стабилизированный диоксид циркония (ZrO2). Специалистам в данной области техники будет очевидно, что электроизоляционный материал может представлять собой любой подходящий электроизоляционный материал, и что многие керамические материалы пригодны для использования в качестве электроизоляционного основания. Основание 1080 нагревателя имеет по существу форму лезвия. Иначе говоря, основание нагревателя имеет длину, которая при использовании проходит вдоль продольной оси образующего аэрозоль изделия, соединенного с нагревателем, а также ширину и толщину. Указанная ширина больше указанной толщины. В конкретном варианте осуществления основание нагревателя имеет длину 19,2 мм, ширину 4,9 мм и толщину 0,38 мм. Основание 1080 нагревателя заканчивается острием или шипом 1090 для проникновения в образующий аэрозоль субстрат 30.
Нагревательный элемент 1082, образованный из электропроводного материала, нанесен на плоскую поверхность основания 1080 нагревателя с использованием напыления или любого другого подходящего способа. Нагревательный элемент образован из трех различных участков. Первый участок 1084 образован из платины. Указанный первый участок расположен в нагревательной части 1091нагревателя. Он представляет собой область нагревателя, которая достигает максимальной температуры и обеспечивает нагрев образующего аэрозоль субстрата при использовании. Первый участок 1084 нагревательного элемента имеет по существу U-образную форму или форму шпильки для волос. Второй участок 1086 образован из золота. Указанный второй участок содержит две параллельных дорожки, каждая из которых соединена с концом первого участка 1084. Второй участок 1086 охватывает опорную часть 1093 нагревателя, представляющую собой область нагревателя, которая контактирует с держателем 1020 нагревателя. Третий участок 1088 образован из серебра. Указанный третий участок расположен в соединительной части 1095 и оснащен контактными площадками, к которым могут быть прикреплены внешние провода с помощью припойной пасты или других технологий присоединения. Третий участок содержит две параллельных контактных площадки, каждая из которых соединена с концом одной из параллельных дорожек второго участка 1086, противоположного первому участку 1084. Третий участок 1088 расположен с противоположной стороны от держателя нагревателя относительно первого участка.
Форма, толщина и ширина первого, второго и третьего участков могут выбираться с целью обеспечения нужного распределения сопротивления и температуры при использовании. Тем не менее, первый участок имеет значительно большее электрическое сопротивление на единицу длины, чем второй и третий участки, вследствие чего при протекании электрического тока через нагревательный элемент 1082 первый участок генерирует наибольшее количество тепла и таким образом достигается наивысшая температура. Второй и третий участки выполнены таким образом, чтобы они могли иметь очень низкое электрическое сопротивление и вследствие этого обеспечивать очень слабый нагрев джоулевой теплотой. Общее электрическое сопротивление нагревательного элемента составляет примерно 0,80 Ом при 0°C и повышается примерно до 2 Ом, когда температура активной нагревательной части 1091 достигает 400 °C. Напряжение литий-ионной батареи составляет примерно 3,7 В, так что типовой пиковый ток, подаваемый источником питания (при 0oC), составляет примерно 4,6 A.
Платина имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, и поэтому электрическое сопротивление первого участка 1084 возрастает с повышением температуры. Золото и серебро имеют более низкие температурные коэффициенты сопротивления, поэтому второй и третий участки не будут подвержены влиянию роста температуры в столь же значительной степени, что и первый участок.
Сквозное отверстие 1200 образовано по толщине основания нагревателя между параллельными проводящими дорожками в опорной части нагревателя.
Держатель 1020 нагревателя образован из полиэфирэфиркетона (PEEK) путем инжекционного формования вокруг нагревателя в опорной части 1093. Как можно видеть на фиг. 4, полиэфирэфиркетон протекает через сквозное отверстие 1200, фиксируя таким образом нагреватель на держателе нагревателя.
В данном варианте осуществления держатель 1020 нагревателя имеет круглое поперечное сечение для соединения с круглым корпусом 10 образующего аэрозоль устройства. Тем не менее, держатель нагревателя может быть отформован до любой нужной конфигурации, и любые необходимые средства могут быть использованы для соединения с другими компонентами образующего аэрозоль устройства.
Нагревательный узел, показанный на фиг. 3, может быть установлен в корпусе образующего аэрозоль устройства, причем указанные контакты окажутся соединенными с источником питания. Затем нагреватель может быть вставлен внутрь образующего аэрозоль субстрата, который будет нагреваться при активации нагревателя.
На фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления нагревательного узла. Нагревательный узел 2000 аналогичен тому, который описан выше в отношении фиг. 3, за исключением того, что в опорной части образованы три сквозных отверстия 2200, проходящих по толщине нагревателя. Как и в вышеописанном случае, материал держателя 2020 нагревателя протекает через сквозные отверстия для механической фиксации держателя нагревателя на нагревателе. Благодаря использованию трех сквозных отверстий обеспечивается возможность повышения крепежного эффекта по сравнению с вариантом, в котором используется единственное сквозное отверстие.
На фиг. 6 показан альтернативный вариант осуществления нагревательного узла. Нагревательный узел 3000 аналогичен тому, который описан выше в отношении фиг. 3, за исключением того, что в опорной части нагревателя образованы проходящий наружу выступ 3400 и проходящая внутрь выемка 3500. При использовании указанные выемки и выступы могут повышать крепежный эффект по сравнению с вариантом, в котором используется лишь сквозное отверстие.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничительными. В свете вышеописанных примеров вариантов осуществления, специалистам в данной области техники будут теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерам вариантов осуществления.
1. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом, содержащее нагревательный узел, предназначенный для нагрева образующего аэрозоль субстрата с целью образования вдыхаемого аэрозоля и содержащий нагреватель и держатель нагревателя,
причем нагреватель выполнен по существу в форме лезвия для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата, имеет длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм и содержит электроизоляционное основание нагревателя и электрорезистивный нагревательный элемент, поддерживаемый основанием нагревателя, и по толщине нагревателя образовано сквозное отверстие, при этом держатель нагревателя осуществляет конструкционную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность размещения нагревателя внутри образующего аэрозоль устройства, а держатель нагревателя образован из формуемого материала, который отформован вокруг части нагревателя и проходит через указанное сквозное отверстие для соединения нагревателя с держателем нагревателя.
2. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по п. 1, в котором отверстие имеет максимальный диаметр от 1 мм до 3 мм, например, примерно 2 мм или примерно 2,5 мм.
3. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по п. 1 или 2, в котором по толщине нагревателя образовано два или более сквозных отверстий, и формуемый материал нагревателя проходит через каждое из указанных двух или более сквозных отверстий.
4. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по любому из предыдущих пунктов, в котором нагреватель также содержит один или более проходящих наружу выступов для улучшения соединения держателя нагревателя с нагревателем.
5. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по любому из предыдущих пунктов, в котором нагреватель также содержит одну или более проходящих внутрь выемок для улучшения соединения нагревателя с держателем нагревателя.
6. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по любому из предыдущих пунктов, в котором формуемый материал держателя нагревателя представляет собой полимерный материал, например, полиэфирэфиркетон (PEEK).
7. Образующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом по любому из предыдущих пунктов, в котором основание нагревателя образовано из керамического материала, например, диоксида циркония или оксида алюминия.
8. Способ изготовления образующего аэрозоль устройства, включающий в себя этапы, на которых:
обеспечивают основание нагревателя, имеющее длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм, причем основание нагревателя образуют из электроизоляционного материала и оно имеет образованное по его толщине сквозное отверстие;
наносят один или более электрорезистивных нагревательных элементов на основание нагревателя с образованием нагревателя;
соединяют держатель нагревателя с нагревателем с образованием нагревательного узла, причем держатель нагревателя образуют из формуемого материала, который формуют вокруг части нагревателя таким образом, чтобы этот формуемый материал проходил через указанное сквозное отверстие; и
размещают нагревательный узел в корпусе.
9. Способ изготовления образующего аэрозоль изделия, включающий в себя этапы, на которых:
обеспечивают основание нагревателя, имеющее длину от 10 мм до 60 мм, ширину от 2 мм до 10 мм и толщину от 0,2 мм до 1 мм, причем основание нагревателя образуют из электроизоляционного материала;
наносят один или более электрорезистивных нагревательных элементов на основание нагревателя с образованием нагревателя;
образуют сквозное отверстие по толщине нагревателя;
соединяют держатель нагревателя с нагревателем с образованием нагревательного узла, причем держатель нагревателя образуют из формуемого материала, который формуют вокруг части нагревателя таким образом, чтобы этот формуемый материал проходил через указанное сквозное отверстие; и
размещают нагревательный узел в корпусе.
