Пакетик с образующим аэрозоль субстратом, способ изготовления пакетика и образующее аэрозоль устройство для использования с пакетиком

Изобретение относится к табачной промышленности, более конкретно к электронным сигаретам. Предложен пакетик (100), который содержит образующий аэрозоль субстрат (102), находящийся внутри пакетика (100), и электрический нагревательный элемент (104), содержащий первый и второй электропроводные участки (106, 108). Электрический нагревательный элемент (104) расположен внутри пакетика (100) и непосредственно контактирует с образующим аэрозоль субстратом (102), а первый и второй электропроводные участки (106, 108) выполнены с возможностью соединения электрического нагревательного элемента (104) с внешним источником питания. Настоящее изобретение относится также к образующему аэрозоль устройству с электрическим управлением для использования с пакетиком (100) и к способу изготовления пакетика (100). Технический результат – снижение изменчивости и повышение качества аэрозоля при одновременном повышении гигиеничности и сокращении требуемого объема очистки, а также повышение эффективности устройства за счет сокращения максимального расстояния между нагревательным элементом и образующим аэрозоль субстратом. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к пакетику с образующим аэрозоль субстратом для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом. В частности, настоящее изобретение относится к такому пакетику, содержащему электрический нагревательный элемент. Настоящее изобретение относится также к образующему аэрозоль устройству для использования с пакетиком согласно настоящему изобретению.

Курительные системы с электрическим нагревом обычно содержат источник питания, такой как батарея, соединенный с нагревателем для нагрева образующего аэрозоль субстрата с целью образования аэрозоля, который доставляется курильщику. При использовании эти курительные системы с электрическим нагревом обычно подают высокомощный импульс на нагреватель для обеспечения температурного диапазона, требующегося для работы и для высвобождения летучих соединений. Курительные системы с электрическим нагревом могут быть многоразовыми и они могут быть выполнены с возможностью размещения в них одноразового курительного изделия, содержащего образующий аэрозоль субстрат, для образования аэрозоля. В качестве альтернативы, смежно с электрическим нагревателем может быть размещен рассыпной табак. В случае использовании рассыпного табака пользователь обычно заполняет полость требуемым количеством табака перед использованием устройства. Затем рассыпной табак нагревают до температуры, достаточной для испарения требуемых летучих соединений в табаке, без достижения температуры, достаточной для сжигания табака.

Такие системы дают результаты, значительно различающиеся в зависимости от многих факторов, регулируемых только пользователем, например в зависимости от конкретных свойств и типа используемого табака, количества табака, размещенного в полости, и от того, насколько сильно пользователь сжимает табак при его размещении в полости.

В дополнение, табак, размещенный в полости, непосредственно контактирует с высокотемпературной поверхностью, нагреваемой электрическим нагревателем, или, в некоторых случаях, непосредственно контактирует с собственно нагревателем. Указанный непосредственный контакт может приводить к остаткам сгоревшего табака на указанной поверхности и нагревателе, что может потребовать регулярной очистки.

Поэтому было бы желательно снизить изменчивость и повысить качество аэрозоля, образуемого такими устройствами, при одновременном повышении гигиеничности и сокращении требуемого объема очистки.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен пакетик с образующим аэрозоль субстратом для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом. Пакетик содержит образующий аэрозоль субстрат, находящийся внутри пакетика, и электрический нагревательный элемент, содержащий первый и второй электропроводные участки. Электрический нагревательный элемент находится внутри пакетика и непосредственно контактирует с образующим аэрозоль субстратом, а первый и второй электропроводные участки выполнены с возможностью соединения электрического нагревательного элемента с внешним источником питания.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложен пакетик с образующим аэрозоль субстратом для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом. Пакетик содержит: контейнер; образующий аэрозоль субстрат, находящийся внутри контейнера; и электрический нагревательный элемент, содержащий первый и второй электропроводные участки. Электрические нагревательные средства находятся внутри контейнера и непосредственно контактируют с образующим аэрозоль субстратом, а первый и второй электропроводные участки выполнены с возможностью соединения нагревательного элемента с внешним источником питания.

Благодаря применению потребляемого пакетика, содержащего образующий аэрозоль субстрат и встроенный нагреватель, обеспечивается преимущество, состоящее как в снижении изменчивости, так и в повышении качества образуемого аэрозоля, и обеспечивается одноразовый нагреватель, который вследствие этого не нуждается в очистке. Такой пакетик обеспечивает также возможность создания образующего аэрозоль устройства, использующего этот пакетик, с более высокой надежностью и меньшими требованиями к уходу.

В дополнение, благодаря применению встроенного электрического нагревательного элемента, обеспечивается возможность сокращения максимального расстояния между нагревательным элементом и образующим аэрозоль субстратом и, следовательно, возможность повышения эффективности устройства, использующего пакетик. Благодаря более эффективному нагреву образующего аэрозоль субстрата, обеспечивается возможность использования меньшего количества субстрата для образования того же самого количества аэрозоля.

Предпочтительно, первый и второй электропроводные участки представляют собой контактные участки, и они могут быть внешними по отношению к пакетику или контейнеру. Благодаря применению контактных участков, внешних по отношению к пакетику или контейнеру, обеспечивается возможность упрощения электрического соединения между нагревательным элементом и внешним источником питания. Контактные участки предпочтительно выполнены на первом и втором концах пакетика или контейнера, и образующий аэрозоль субстрат предпочтительно размещен в месте, расположенном между первым контактным участком и вторым контактным участком.

Первый и второй электропроводные участки могут иметь такую длину, чтобы они проходили по существу по всей ширине пакетика. Электропроводные контактные участки могут иметь ширину от примерно 0,5 мм до примерно 3 мм, предпочтительно ― от примерно 0,5 мм до примерно 2 мм.

Предпочтительно, электрический нагревательный элемент содержит множество электропроводных нитей, соединенных с первым и вторым электропроводными контактными участками. Электрическое сопротивление электропроводных нитей может составлять по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление электропроводных контактных участков. Таким образом обеспечивается, чтобы тепло, генерируемое в результате протекания тока через нагревательный элемент, было локализовано на электропроводных нитях. Предпочтительно, чтобы нагревательный элемент имел низкое общее сопротивление, если система получает питание от батареи. Минимизация паразитных потерь между электрическими контактами и нитями также является желательной для минимизации паразитных потерь мощности. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на нагревательный элемент. Таким образом обеспечивается быстрый нагрев нагревательным элементом электропроводных нитей до требуемой температуры.

Множество электропроводных нитей могут образовывать сетку или матрицу нитей, или они могут образовывать тканое или нетканое полотно. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей нагревательного элемента предпочтительно составляет от примерно 0,3 Ом до примерно 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, матрицы или полотна из электропроводных нитей составляет от примерно 1 Ом до примерно 3 Ом.

Нити могут иметь диаметр от примерно 10 мкм до примерно 50 мкм, предпочтительно ― от примерно 15 мкм до примерно 30 мкм.

Сетка или матрица из нитей может иметь длину от примерно 3 мм до примерно 10 мм и ширину от примерно 2 мм до примерно 8 мм. В одном примере сетка или матрица из нитей имеет длину примерно 5 мм и ширину примерно 3 мм. В данном примере сетка или матрица имеет примерно 35 нитей.

Материал, образующий электропроводные контактные участки, может иметь удельное электрическое сопротивление от примерно 10×10^-3 Ом до примерно 20×10^-3 Ом.

Электропроводные нити могут быть размещены с первой плотностью нитей для образования нагревательного элемента и со второй плотностью нитей для образовании электропроводных контактных участков, причем вторая плотность больше, чем первая плотность. Предпочтительно, указанные плотности представляют собой численные плотности. При увеличении плотности нитей увеличивается эффективная площадь поперечного сечения контактных участков. Следует иметь в виду, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.

Первая плотность нитей может быть такой, чтобы нагревательная сетка имела размер ячеек от примерно 100 меш США (примерно 100 нитей на дюйм) до примерно 400 меш США (примерно 400 нитей на дюйм). Нагревательная сетка может иметь размер ячеек от примерно 100 меш США (примерно 100 нитей на дюйм) до примерно 200 меш США (примерно 400 нитей на дюйм).

Электропроводные нити предпочтительно представляют собой углеродные нити. Электропроводные нити могут быть образованы из любого другого подходящего материала, такого как металл, например из нержавеющей стали.

Нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одну нить, изготовленную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, изготовленную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть полезно по электрическим или механическим причинам. Например, одна или более нитей могут быть образованы из материала, сопротивление которого сильно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Таким образом обеспечивается возможность использования величины сопротивления нитей для определения температуры или изменений температуры. Это может использоваться для регулирования температуры нагревателя с целью ее поддержания в пределах требуемого диапазона температуры.

Пакетик может содержать по меньшей мере два электрических нагревательных элемента, из которых первый нагревательный элемент размещен на первой стороне образующего аэрозоль субстрата, а второй нагревательный элемент размещен на второй стороне образующего аэрозоль субстрата. Благодаря применению двух нагревательных элементов в одном пакетике, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности дополнительного повышения эффективности вследствие дополнительного сокращения максимального расстояния между образующим аэрозоль субстратом и источником тепла.

Пакетик или контейнер может представлять собой полую трубку. Полная трубка может быть образована из гибкого фольгового материала. Образующий аэрозоль субстрат и нагревательный элемент размещены внутри полой трубки. Полая трубка запечатана на каждом конце с образованием запечатанного пакетика. Полая трубка может быть запечатана термическим способом, или она может быть запечатана с помощью клея. В случае, если электропроводные контактные участки выполнены с внешней стороны пакетика или контейнера, нагревательный элемент может проходить через запечатанные концы, и контактные участки оказываются соединенными с нагревательным элементом с внешней стороны пакетика или контейнера.

Материал, образующий пакетик или контейнер, может быть по существу газонепроницаемым. Пакетик или контейнер может быть образован из фольгового материала. Фольговый материал предпочтительно является гибким. Фольговый материал предпочтительно представляет собой жаропрочный полимер. Предпочтительно, указанный материал является жаропрочным вплоть до примерно 250 градусов по Цельсию или, более предпочтительно, вплоть до примерно 265 градусов по Цельсию. Жаропрочный полимер может представлять собой нейлон 6.6 (поли(гексаметиленадипамид)). Благодаря тому, что пакетик или контейнер образован из материала, который является по существу газонепроницаемым, обеспечивается преимущество, состоящее в увеличении срока годности пакетика.

В качестве альтернативы, материал, образующий пакетик или контейнер, может быть проницаемым. Пакетик может быть образован из сетки. Указанная сетка предпочтительно является пористой для образуемого аэрозоля и обеспечивает возможность высвобождения аэрозоля из пакетика и его конденсации. Сетка может быть образована любым подходящим способом, например путем ткацкого переплетения материала или путем резки с использованием зубчатого валика и т.п., с последующим растяжением материала путем приложения усилия, перпендикулярного оси зубчатых валиков.

Проницаемый пакетик может быть образован из любого подходящего материала, способного выдерживать высокую температуру во время использования, без горения или без выделения нежелательных запахов в аэрозоль. В частности, для образования пакетика особенно хорошо подходят натуральные волокна сизаль и рами. В качестве альтернативы, пакетик может быть образован из керамических волокон или металла.

Материал, используемый для образования пакетика, может иметь толщину от примерно 50 микрон до примерно 300 микрон. Размер волокон материала, используемого для образования пакетика, может составлять от примерно 10 микрон до примерно 30 микрон.

Пакетик или контейнер пакетика может иметь любые подходящие форму и размер. В некоторых вариантах осуществления форма поперечного сечения пакетика или контейнера в первом направлении представляет собой одно из следующего: овал; круг; прямоугольник; квадрат; и треугольник. Форма поперечного сечения во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, может представлять собой одно из следующего: прямоугольник; треугольник; круг; и овал.

В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» используется для описания субстрата, способного при нагреве высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Указанные летучие соединения высвобождаются в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Аэрозоли, образующиеся из образующих аэрозоль субстратов согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии и при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.

Образующий аэрозоль субстрат может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. В предпочтительном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат является твердым.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Никотиносодержащий образующий аэрозоль субстрат может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак, и табакосодержащий материал предпочтительно содержит летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак и образователь аэрозоля. Табак может представлять собой одно или более из следующего: трубочный табак; резаный наполнитель; восстановленный табак; и гомогенизированный табак.

Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал; образователь аэрозоля; и воду. Благодаря применению гомогенизированного табачного материала, улучшается образование аэрозоля, содержание никотина и ароматический профиль. Это связано с тем, что процесс изготовления гомогенизированного табака включает в себя измельчение табачного листа, что обеспечивает возможность намного более эффективного выделения никотина и ароматов при нагреве.

Гомогенизированный табачный материал может быть образован посредством агломерации табака в виде частиц. В гомогенизированном табачном материале, при его наличии, содержание образователя аэрозоля может составлять не менее чем 5% по весу в пересчете на сухой вес, и предпочтительно - от более чем 5% до 30 весовых % по весу в пересчете на сухой вес.

Образующий аэрозоль субстрат может в качестве альтернативы содержать материал, не содержащий табака. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере один образователь аэрозоля. Указанный образователь аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре образующего аэрозоль устройства. Подходящие образователи аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными образующими аэрозоль веществами являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.

Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере один образователь аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления образователь аэрозоля представляет собой глицерин.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предложено образующее аэрозоль устройство с электрическим управлением. Устройство содержит: источник питания; электронную схему управления; полость, выполненную с возможностью размещения вышеописанного пакетика с образующим аэрозоль субстратом согласно любому из вариантов осуществления первого или второго аспекта настоящего изобретения; фиксатор пакетика для фиксации пакетика в указанной полости; и электрические контакты, размещенные смежно с указанной полостью и выполненные с возможностью обеспечения электрического соединения электропроводных участков электрического нагревательного элемента пакетика с источником питания. Фиксатор пакетика выполнен с возможностью поддержания электрического контакта между электрическим нагревательным элементом и указанными электрическими контактами.

Фиксатор пакетика обеспечивает преимущество, состоящее в легкости вставления пакетика пользователем, но при этом обеспечивает надежность как механического, так и электрического присоединения к устройству.

Образующее аэрозоль устройство с электрическим управлением может дополнительно содержать по меньшей мере один прокалывающий элемент, выполненный с возможностью прокалывания пакетика с образующим аэрозоль субстратом при размещении пакетика в указанной полости. Образующее аэрозоль устройство с электрическим управлением может дополнительно содержать первый комплект из по меньшей мере одного прокалывающего элемента и второй комплект из по меньшей мере одного прокалывающего элемента, причем первый комплект выполнен с возможностью прокалывания первой стороны пакетика, а второй комплект выполнен с возможностью прокалывания второй стороны пакетика с образованием воздушного тракта через пакетик. Благодаря этому, аэрозоль, образующийся при нагреве пакетика нагревательным элементом, захватывается воздушным потоком при прохождении последнего через пакетик.

Прокалывающий элемент или каждый из прокалывающих элементов, при их наличии, могут быть полыми, так что указанный тракт воздушного потока проходит через прокалывающие элементы и пакетик. В качестве альтернативы, прокалывающий элемент может содержать прокалывающий участок и стержневой участок, причем площадь поперечного сечения прокалывающего участка больше, чем площадь поперечного сечения стержневого участка. Прокалывающий участок выполнен с возможностью вхождения внутрь пакетика, когда пакетик размещен в указанной полости и прокалывается прокалывающим элементом или каждым из прокалывающих элементов. В результате образуется воздушный тракт, проходящий вокруг стержневого участка и через пакетик.

Электрические контакты, размещенные смежно с указанной полостью, могут быть удлиненными. Удлиненные контакты предпочтительно выполнены с возможностью прохождения по существу вдоль всей длины электропроводных контактных участков пакетика. Благодаря увеличению площади контакта между удлиненными контактами и электропроводными контактными участками, обеспечивается преимущество, состоящее в снижении паразитных потерь мощности в результате снижения сопротивления в месте этого соединения.

В качестве альтернативы, в случае, если электропроводные участки пакетика не являются внешними по отношению к пакетику или контейнеру пакетика, электрические контакты, размещенные смежно с указанной полостью, могут содержать один или более прокалывающих элементов. Прокалывающие элементы могут прокалывать пакетик, когда этот пакетик размещается в указанной полости, для обеспечения контакта с электропроводными участками внутри пакетика. Электропроводные участки нагревательного элемента могут представлять собой нагревательные нити, и в этом случае электрические контакты, размещенные смежно с указанной полостью, выполнены с возможностью электрического контакта с указанными нитями так, чтобы их электрическое сопротивление было значительно ниже, чем электрическое сопротивление остальных участков нитей. Предпочтительно, указанное электрическое сопротивление имеет величину по меньшей мере на порядок ниже, чтобы обеспечить минимальный нагрев в области, смежной с электрическими контактами. Более предпочтительно, электрическое сопротивление имеет величину по меньшей мере на два порядка ниже.

Предпочтительно, указанная полость представляет собой внутреннюю полость внутри внешнего корпуса устройства. Указанная полость может иметь размеры и форму, подходящие для размещения всего пакетика целиком, или, в качестве альтернативы, для размещения лишь части пакетика. Размеры и форма поперечного сечения указанной полости предпочтительно являются по существу такими же, что и размеры и форма поперечного сечения пакетика.

Фиксатор пакетика может содержать крышку, выполненную с возможностью перемещения между первым положением, в котором обеспечена возможность вставки пакетика внутрь указанной полости, и вторым положением, в котором пакетик зафиксирован в указанной полости. Крышка может быть шарнирно закреплена на основном корпусе устройства. Шарнирная крышка может быть шарнирно закреплена на первом конце крышки, а второй конец крышки содержит мундштук. Крышка может содержать по меньшей мере один прокалывающий элемент. Таким образом может быть обеспечено механическое преимущество, состоящее в возможности прокалывания пакетика прокалывающим элементом или каждым из прокалывающих элементов, при их наличии, с большей легкостью, т.е. с меньшим необходимым усилием. Крышка может удерживаться во втором положении любыми подходящими средствами, такими как магниты, например неодимовые магниты, или с помощью отсоединяемой защелки.

В качестве альтернативы, крышка может быть присоединена к устройству с возможностью скольжения. В качестве еще одной альтернативы, крышка может содержать винтовую резьбу, и основной корпус устройства может содержать соответствующую винтовую резьбу, так что обеспечивается возможность завинчивания крышки в основной корпус для фиксации крышки на устройстве и, следовательно, для фиксации пакетика внутри указанной полости.

Крышка может содержать полость, выполненную с возможностью объединения с полостью для размещения пакетика, с образованием полости, которая вмещает пакетик.

Образующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие, по меньшей мере одно выпускное воздушное отверстие и тракт воздушного потока, проходящий между указанными по меньшей мере одним впускным воздушным отверстием и по меньшей мере одним выпускным воздушным отверстием.

Источник питания может представлять собой батарею, и может представлять собой перезаряжаемую батарею, выполненную с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатную или литий-полимерную батарею. В качестве альтернативы, батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Емкость батареи предпочтительно выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность ее многократного использования пользователем до тех пор, пока не потребуется перезарядка. Емкость батареи предпочтительно достаточна для ее по меньшей мере 20-кратного использования пользователем до тех пор, пока не потребуется перезарядка.

Образующее аэрозоль устройство содержит схему управления. Схема управления предпочтительно выполнена с возможностью подачи питания от источника питания на по меньшей мере один нагреватель пакетика. Предпочтительно, схема управления дополнительно выполнена с возможностью поддержания температуры указанного по меньшей мере одного нагревателя в диапазоне от примерно 100 градусов С до 350 градусов С, более предпочтительно ― от 180 градусов С до примерно 260 градусов С, и наиболее предпочтительно ― от примерно 220 градусов С до примерно 240 градусов С. Образующий аэрозоль субстрат может действовать как изолятор между указанным по меньшей мере одним нагревателем и материалом пакетика или материалом контейнера пакетика. Таким образом, температуру материала пакетика или материала контейнера пакетика предпочтительно поддерживают ниже примерно 265 градусов С, более предпочтительно ― ниже примерно 200 градусов С, и еще более предпочтительно ― ниже примерно 150 градусов С.

Схема управления может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную микросхему (ASIC) или другую электронную схему, способную осуществлять управление. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты.

Образующее аэрозоль устройство может содержать детектор затяжки, сообщающийся со схемой управления. Детектор затяжки предпочтительно выполнен с возможностью определения момента, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке образующего аэрозоль устройства. Предпочтительно, электронная схема управления дополнительно выполнена с возможностью управления подачей питания на указанный по меньшей мере один нагревательный элемент в соответствии с сигналом от детектора затяжки.

Питание может подаваться на нагревательный элемент непрерывно после активации системы, или оно может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.

Образующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит активируемый пользователем переключатель для включения подачи питания на электрический нагреватель.

Устройство предпочтительно содержит по меньшей мере одно впускное воздушное отверстие и по меньшей мере одно выпускное воздушное отверстие для образования воздушного тракта от указанного по меньшей мере одного впускного воздушного отверстия до указанного по меньшей мере одного выпускного воздушного отверстия через указанную полость. По меньшей мере одна стенка указанной полости может быть пористой или она может содержать впускное воздушное отверстие.

Образующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит мундштук.

Устройство может дополнительно содержать детектор, способный обнаруживать наличие пакетика в указанной полости и отличать указанный пакетик от других пакетиков, выполненных для использования с системой. Детектор может использоваться для управления питанием электрического нагревателя таким образом, чтобы питание не могло подаваться, если пакетик не обнаружен в указанной полости. В качестве альтернативы или дополнительно, детектор может быть выполнен с возможностью информирования контроллера о типе пакетика в указанной полости, чтобы обеспечить возможность применения надлежащего протокола нагрева.

Протокол нагрева может содержать одно или более из следующего: максимальная рабочая температура для электрического нагревателя, максимальное время нагрева на затяжку, минимальное время между затяжками, максимальное число затяжек на пакетик и максимальное общее время нагрева для пакетика. Применение протокола нагрева с учетом конкретного пакетика обеспечивает преимущество, поскольку образующие аэрозоль субстраты в конкретных пакетиках могут требовать конкретных условий нагрева или обеспечивать с их помощью улучшенные курительные ощущения. Электронная схема может быть программируемой, и в этом случае возможно хранение и обновление различных протоколов нагрева.

Пакетик с образующим аэрозоль субстратом может содержать по меньшей мере одно из следующего: маркер, имеющий опознаваемый спектроскопический признак и встроенный в материал пакетика; и идентификационную информацию, напечатанную на пакетике. Детектор предпочтительно выполнен с возможностью распознавания пакетика в зависимости от указанного маркера или от указанной напечатанной идентификационной информации.

В одном варианте осуществления детектор предпочтительно представляет собой спектроскопический детектор, содержащий оптический датчик, имеющий по меньшей мере один световой излучатель и по меньшей мере один фотодетектор. Предпочтительно, световой излучатель выполнен с возможностью излучения света с длиной волны в инфракрасном диапазоне или света с длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне. Предпочтительно, фотодетектор выполнен с возможностью обнаружения света с длиной волны в инфракрасном диапазоне или с длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне.

Указанный маркер может содержать спектроскопический признак, опознаваемый при поглощении. Когда маркер освещают источником света, принадлежащим образующему аэрозоль устройству, маркер будет поглощать конкретную длину волны или группу длин волн, и таким образом длины волн света, которые будет приниматься фотодетектором впоследствии, будут обеспечивать для образующего аэрозоль устройства возможность определения маркера в зависимости от отсутствующих длин волн.

Физическую и химическую структуру маркера можно регулировать таким образом, чтобы поглощаемую длину волны света можно было задавать по требованию. В предпочтительном варианте осуществления поглощаемая длина волны света не находится в видимой части спектра. Предпочтительно, поглощаемая длина волны находится в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.

В дополнение к маркеру или вместо маркера, содержащего спектроскопический признак, опознаваемый при поглощении, маркер может содержать спектроскопический признак, опознаваемый при эмиссии. Когда маркер освещают светом от источника света, принадлежащего образующему аэрозоль устройству, маркер предпочтительно возбуждается этим светом и эмитирует по меньшей мере одну длину волны света, смещенную от длины волны возбуждающего света. Следует иметь в виду, что вышеуказанное представляет собой форму фотолюминесценции и может представлять собой фосфоресценцию или флюоресценцию. Путем регулирования физической и химической структуры маркера можно регулировать спектроскопический признак. В некоторых вариантах осуществления опознаваемый признак может зависеть от времени запаздывания эмиссии относительно момента возбуждения, или от скорости затухания эмиссии после возбуждения.

В предпочтительном варианте осуществления длина волны эмитируемого света не находится в видимой части спектра. Предпочтительно, длина волны эмитируемого света находится в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.

В другом варианте осуществления детектор содержит оптический датчик, содержащий по меньшей мере один световой излучатель и по меньшей мере один фотодетектор. В этом варианте осуществления детектор может содержать один световой излучатель и один фотодетектор. В качестве альтернативы, детектор может содержать более одного фотодетектора в виде одномерной (например, линейной) матрицы фотодетекторов. Кроме того, детектор может содержать более одного фотодетектора в виде двумерной матрицы фотодетекторов.

Идентификационная информация, напечатанная на пакетике, может содержать одно или более из следующего: тип пакетика, тип образующего аэрозоль субстрата, дата изготовления, место изготовления, номер партии и другая производственная информация, а также срок годности.

Идентификационная информация может быть напечатана на пакетике в различных видах. Для печати могут использоваться различные краски, в том числе видимая краска, ультрафиолетовая (УФ) краска, инфракрасная (ИК) краска, фосфоресцирующая краска, флуоресцентная краска и металлическая краска.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложена образующая аэрозоль система с электрическим управлением. Система содержит вышеописанное образующее аэрозоль устройство с электрическим управлением согласно третьему аспекту настоящего изобретения и вышеописанный пакетик с образующим аэрозоль субстратом согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения. Система может представлять собой курительную систему с электрическим управлением. Система может представлять собой образующую аэрозоль систему, удерживаемую в руке. Образующая аэрозоль система может иметь размер, сравнимый с размером обычной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от примерно 30 мм до примерно 150 мм. Курительная система может иметь внешний диаметр от примерно 5 мм до примерно 30 мм.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, предложен способ изготовления вышеописанного пакетика с образующим аэрозоль субстратом согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения. Способ включает в себя этапы, на которых: подают полотно из электропроводного материала; подают гранулы образующего аэрозоль субстрата на полотно через равные промежутки; подают полотно из электропроводного материала, объединенное с гранулами, внутрь трубчатого материала; и запечатывают трубчатый материал через равные промежутки таким образом, чтобы гранулы образующего аэрозоль субстрата оказались расположенными между швами, с образованием запечатанных пакетиков с образующим аэрозоль субстратом, причем полотно из электропроводного материала образует электрический нагревательный элемент в каждом пакетике.

Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя этап, на котором разрезают трубку в местах запечатывания с образованием отдельных запечатанных пакетиков с образующим аэрозоль субстратом.

В качестве альтернативы, способ может дополнительно включать в себя этап, на котором выполняют линии ослабления в местах запечатывания, чтобы обеспечить возможность отрыва отдельных пакетиков с образующим аэрозоль субстратом. Линия ослабления может представлять собой линию перфорационных отверстий, проходящую по ширине трубки. Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором разрезают ряд пакетиков на группы пакетиков, содержащие множество пакетиков, например два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более пакетиков, соединенных по линиям ослабления.

Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором наносят материал на полотно из электропроводного материала с образованием электропроводных контактных участков через равные промежутки. Электропроводный материал предпочтительно наносят в поперечном направлении полотна. В качестве альтернативы, электропроводный материал может быть нанесен непрерывно вдоль машинного направления полотна. В еще одном варианте осуществления способ может дополнительно включать в себя этап, на котором устанавливают скобу из электропроводного материала смежно с каждым запечатанным концом пакетика с образованием электропроводных контактных участков через равные промежутки.

В контексте данного документа термин «машинное направление» относится к направлению, в котором полотно из электропроводного материала перемещается вдоль технологической линии. Термин «поперечное направление» относится к направлению, ортогональному машинному направлению.

Электропроводный материал может быть образован из сетки, по меньшей мере имеющей электропроводные нити в машинном направлении, а электрические контакты образованы из электропроводных нитей, размещенных в поперечном направлении, при этом электропроводные нити, образующие указанные электрические контакты, имеют первую плотность нитей, а электропроводные нити, образующие указанную сетку, имеют вторую плотность нитей, причем первая плотность больше, чем вторая плотность. Указанные плотности предпочтительно представляют собой численные плотности.

Гранулы образующего аэрозоль субстрата могут подаваться на указанное полотно под давлением, или они могут осаждаться путем осаждения суспензии.

Любой признак в одном аспекте настоящего изобретения может быть применен к другим аспектам настоящего изобретения в любой подходящей комбинации. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот. Более того, любые, некоторые и/или все признаки в одном аспекте могут быть применены к любым, некоторым и/или всем признакам в любом другом аспекте в любой подходящей комбинации.

Также следует иметь в виду, что конкретные комбинации различных признаков, описанных и определенных в любых аспектах настоящего изобретения, могут быть реализованы и/или предоставлены и/или использованы независимо.

Настоящее изобретение охватывает по существу способы и устройства, описанные в данном документе со ссылками на сопроводительные графические материалы.

Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показан вид в разрезе пакетика согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 показан пакетик по фиг. 1;

на фиг. 3 показаны образующее аэрозоль устройство и пакетик согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 показано образующее аэрозоль устройство по фиг. 3 по время использования; и

на фиг. 5 показан процесс изготовления пакетиков согласно настоящему изобретению.

На фиг. 1 показан пакетик 100 с образующим аэрозоль субстратом для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом. Пакетик 100 содержит гранулу 102 образующего аэрозоль субстрата, электрический нагревательный элемент 104, первый электропроводный контактный участок 106 и второй электропроводный контактный участок 108. Компоненты пакетика заключены внутри контейнера 110. На фиг. 2 показана внешняя поверхность контейнера 110 пакетика. Как можно видеть, электропроводные контактные участки 106 и 108 выполнены внутри пакетика 100.

Электрический нагревательный элемент 104 представляет собой нагреватель сетчатого типа, образованный нитями из углеродных волокон, с размером ячеек примерно 120 меш США (примерно 120 нитей на дюйм(2,54 см)). Нити имеют диаметр примерно 16 мкм. Общее сопротивление нагревательного элемента составляет примерно 1 Ом. Сетка электрически соединена с электропроводными контактными участками 106 и 108. Контактные участки 106 и 108 также образованы нитями из углеродных волокон. Нити контактных участков расположены более плотно, чем нити в сетке, и в результате электрическое сопротивление контактных участков 106 и 108 составляет по меньшей мере на порядок меньше, чем сопротивление сетки, предпочтительно ― по меньшей мере на два порядка меньше.

Образующий аэрозоль субстрат содержит табак и образователь аэрозоля, такой как полигидридный спирт. Полигидридный спирт предпочтительно представляет собой пропиленгликоль или глицерин. В одном варианте осуществления табак представляет собой гомогенизированный табак.

Образующий аэрозоль субстрат в форме гранулы 102 прижат к нагревательному элементу и таким образом непосредственно соединен с нагревательным элементом. В результате снижена потребляемая мощность устройства.

Гранула 102 образующего аэрозоль субстрата и нагревательный элемент 104 запечатаны в контейнере 110. Контейнер 110 образован из гибкого фольгового материала, который является жаропрочным по меньшей мере вплоть до рабочей температуры устройства. Фольговый материал в данном примере представляет собой нейлон 6.6.

Пакетик имеет ширину примерно 10 мм и длину от примерно 12 мм до примерно 15 мм. Гранула 102 образующего аэрозоль субстрата имеет массу от примерно 50 мг до примерно 400 мг.

При использовании пакетик нагревают в образующем аэрозоль устройстве для образования аэрозоля, как более подробно описано ниже.

На фиг. 3 показано образующее аэрозоль устройство 200 с электрическим управлением, используемое для нагрева пакетика с целью образования аэрозоля. Образующее аэрозоль устройство 200 является портативным и имеет размер, сравнимый с размером традиционной сигары или сигареты. Устройство содержит источник 202 электропитания, такой как перезаряжаемая батарея; схему 204 управления; полость 206 для размещения пакетика 100 с образующим аэрозоль субстратом; и электрические контакты 208 и 210, расположенные с каждой стороны от полости 206 для размещения пакетика. Основной корпус устройства содержит впускное воздушное отверстие 212. Устройство дополнительно содержит мундштук 214, содержащий выпускное воздушное отверстие 216. Мундштук 214 выполнен на подвижной шарнирной крышке.

Полость 206 содержит множество прокалывающих элементов 218. Подвижная шарнирная крышка также содержит множество прокалывающих элементов 220. При использовании, когда крышка находится в первом, открытом положении, показанном на фиг. 3, пользователь вставляет запечатанный пакетик 100 внутрь полости 206 и затем перемещает крышку вниз во второе, закрытое положение, показанное на фиг. 4. Крышка удерживается в закрытом положении с помощью магнитов (не показаны). В качестве альтернативы, может использоваться механическая защелка или другое подобное удерживающее устройство. Прокалывающие элементы в указанной полости и в крышке являются полыми и выполнены с возможностью прокалывания запечатанного пакетика с образованием воздушного тракта, который проходит через полые прокалывающие элементы и через пакетик. Как показано на фиг. 4, указанный воздушный тракт проходит от впускного воздушного отверстия 212 вдоль устройства, через полые прокалывающие элементы 218 в полости 206, через пакетик 100 и через полые прокалывающие элементы 220 к выпускному воздушному отверстию 216.

В дополнение к прокалыванию пакетика, крышка выполнена с возможностью как механического удержания, так и электрического соединения пакетика с устройством. Электрические контакты 208 и 210 выполнены с возможностью электрического соединения с электропроводными контактными участками 106 и 108 пакетика, когда крышка находится во втором, закрытом положении. Электрические контакты 208 и 210 выполнены с возможностью прокалывания внешнего контейнера пакетика таким образом, чтобы они непосредственно контактировали с внутренними электропроводными контактными участками. Электрические контакты 208 и 210 могут иметь зубцы для более эффективного прокалывания пакетика и контакта с электропроводными контактными участками 106 и 108 соответственно. В альтернативных вариантах осуществления контактные участки пакетика являются внешними, и таким образом не требуется прокалывание пакетика электрическими контактами устройства.

Контроллер 204 выполнен с возможностью подачи питания на электрический нагревательный элемент 104 от источника 206 питания с целью нагрева пакетика до рабочей температуры, когда пользователь активирует устройство либо путем осуществления затяжки на мундштуке с целью активации датчика затяжки (не показан), либо путем активации ручного переключателя (не показан). В предпочтительном примере рабочая температура составляет примерно 200 градусов С.

После того, как пакетик достиг рабочей температуры, пользователь осуществляет затяжку на мундштуке, воздух втягивается в устройство через впускное воздушное отверстие 212, проходит через полость 206 и пакетик 100 и выходит чрез выпускное воздушное отверстие 216 в мундштуке 214.

Как показано на фиг. 5, пакетики могут производиться в линейном производственном процессе. Полотно из материала 300, содержащего сетку для электрического нагревательного элемента, подают с бобины материала полотна (не показана). На этапе 302 на материал полотна через равные промежутки наносят электропроводные контактные участки 304. На этапе 306 между контактными участками 304 наносят гранулы образующего аэрозоль субстрата 308 путем прижатия гранул к материалу полотна. Как можно видеть, гранулы образующего аэрозоль субстрата наносят между контактными участками через один, оставляя пустой участок. Далее, на этапе 310 подают материал полотна внутрь трубчатого материала 312 для образования контейнера пакетика. Трубчатый материал 312 подают с бобины (не показана). Затем на этапе 316 запечатывают 314 трубчатый материал на пустых участках, не содержащих гранул образующего аэрозоль субстрата. В завершение, на этапе 318 разрезают трубчатый материал с образованием отдельных запечатанных пакетиков 100.

1. Пакетик с образующим аэрозоль субстратом для использования в образующем аэрозоль устройстве с электрическим нагревом, содержащий:

образующий аэрозоль субстрат внутри пакетика; и

электрический нагревательный элемент, содержащий первый и второй электропроводные участки,

причем электрический нагревательный элемент находится внутри пакетика и непосредственно контактирует с образующим аэрозоль субстратом, а первый и второй электропроводные участки выполнены с возможностью соединения электрического нагревательного элемента с внешним источником питания.

2. Пакетик по п. 1, в котором первый и второй электропроводные участки представляют собой контактные участки, внешние по отношению к пакетику.

3. Пакетик по п. 2, в котором электрический нагревательный элемент содержит множество электропроводных нитей, соединенных с первым и вторым электропроводными контактными участками.

4. Пакетик по п. 3, в котором электрическое сопротивление электропроводных нитей составляет по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление электропроводных контактных участков.

5. Пакетик по п. 3 или 4, в котором электропроводные нити размещены с первой численной плотностью для образования нагревательного элемента и со второй численной плотностью ― для образования электропроводных контактных участков, причем вторая численная плотность больше, чем первая численная плотность.

6. Пакетик по любому из предыдущих пунктов, содержащий по меньшей мере два электрических нагревательных элемента, причем первый нагревательный элемент размещен на первой стороне образующего аэрозоль субстрата, а второй нагревательный элемент размещен на второй стороне образующего аэрозоль субстрата.

7. Пакетик по любому из предыдущих пунктов, образованный из фольгового материала или сетчатого материала.

8. Пакетик по любому из предыдущих пунктов, образованный из полого трубчатого материала, причем указанный полый трубчатый материал запечатан на каждом конце с образованием запечатанного пакетика.

9. Образующее аэрозоль устройство с электрическим управлением, содержащее:

источник питания;

электронную схему управления;

полость, выполненную с возможностью размещения пакетика с образующим аэрозоль субстратом по любому из предыдущих пунктов;

фиксатор пакетика для фиксации пакетика в указанной полости; и

электрические контакты, размещенные смежно с указанной полостью и выполненные с возможностью обеспечения электрического соединения электропроводных участков электрического нагревательного элемента пакетика с источником питания, причем

фиксатор пакетика выполнен с возможностью поддержания электрического контакта между электрическим нагревательным элементом и указанными электрическими контактами.

10. Образующее аэрозоль устройство по п. 9, дополнительно содержащее по меньшей мере один прокалывающий элемент, выполненный с возможностью прокалывания пакетика с образующим аэрозоль субстратом при размещении пакетика в указанной полости.

11. Образующее аэрозоль устройство по п. 10, содержащее первый комплект из по меньшей мере одного прокалывающего элемента и второй комплект из по меньшей мере одного прокалывающего элемента, причем первый комплект выполнен с возможностью покалывания первой стороны пакетика, а второй комплект выполнен с возможностью прокалывания второй стороны пакетика с образованием воздушного тракта через пакетик.

12. Образующее аэрозоль устройство по п. 10 или 11, в котором прокалывающий элемент или каждый из прокалывающих элементов является полым, так что образуется воздушный тракт через прокалывающий элемент и пакетик.

13. Образующее аэрозоль устройство по любому из пп. 9-12, в котором фиксатор пакетика содержит крышку, выполненную с возможностью перемещения между первым положением, в котором обеспечена возможность вставки пакетика в указанную полость, и вторым положением, в котором пакетик зафиксирован в указанной полости.

14. Способ изготовления пакетика с образующим аэрозоль субстратом по любому из пп. 1-8, включающий этапы, на которых:

подают полотно из электропроводного материала;

подают гранулы образующего аэрозоль субстрата на полотно через равные промежутки;

подают полотно из материала, объединенное с гранулами, внутрь трубчатого материала; и

запечатывают трубчатый материал через равные промежутки так, что гранулы образующего аэрозоль субстрата расположены между швами, с образованием запечатанных пакетиков с образующим аэрозоль субстратом, причем полотно из электропроводного материала образует электрический нагревательный элемент в каждом пакетике.

15. Способ по п. 14, дополнительно включающий этап, на котором разрезают трубку на каждом шве с образованием отдельных запечатанных пакетиков с образующим аэрозоль субстратом.

16. Способ по п. 14 или 15, дополнительно включающий этап, на котором наносят материал на полотно из электропроводного материала с образованием электрических контактных участков через равные промежутки.

17. Способ по п. 16, в котором электропроводный материал образуют из сетки, по меньшей мере имеющей электропроводные нити в машинном направлении, причем электрические контактные участки образуют из электропроводных нитей, размещенных в поперечном направлении, при этом электропроводные нити, образующие контактные участки, имеют первую численную плотность нитей, а электропроводные нити, образующие сетку, имеют вторую численную плотность нитей, причем первая численная плотность больше, чем вторая численная плотность.

18. Способ по п. 14 или 15, дополнительно включающий этап, на котором устанавливают скобу из электропроводного материала смежно с каждым запечатанным концом пакетика с образованием электрических контактов через равные промежутки.

19. Способ по любому из пп. 14-18, согласно которому гранулы образующего аэрозоль субстрата подают на полотно под давлением или осаждают их путем осаждения суспензии.