Расширенный нагреватель и нагревательный узел для образующей аэрозоль системы
Нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащий нагреватель (14), имеющий электрорезистивный нагревательный элемент (82) и подложку (81) нагревателя; и крепление (26) нагревателя, соединенное с нагревателем (14). Электрорезистивный нагревательный элемент (82) содержит первый участок (84) и второй участок (86), выполненные таким образом, что при пропускании электрического тока через нагревательный элемент (82), первый участок (84) нагревается до более высокой температуры, чем второй участок (86). Первый участок (84) нагревательного элемента (82) расположен в нагревательной области (91) подложки (81) нагревателя, второй участок (86) нагревательного элемента (82) расположен в удерживающей области (93) подложки (81) нагревателя, и крепление (26) нагревателя прикреплено к удерживающей области (93) подложки (81) нагревателя. Второй участок (86) электрорезистивного нагревательного элемента (82) является более длинным, чем первый участок (84) нагревательного элемента (82), что обеспечивает возможность проникновения нагревательного элемента (82) в образующий аэрозоль субстрат внутри образующего аэрозоль изделия. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее описание относится к нагревательному узлу, подходящему для использования в образующем аэрозоль устройстве или образующей аэрозоль системе. В частности, настоящее изобретение относится к нагревательному узлу, имеющему расширенный нагреватель, подходящий для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата курительного изделия с целью нагрева этого образующего аэрозоль субстрата изнутри.
Существует растущий спрос на удерживаемые рукой образующие аэрозоль устройства, которые способны образовывать аэрозоль для вдыхания пользователем. Одна конкретная область указанного спроса относится к нагреваемым курительным устройствам, 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 был предложен ряд 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 этот тип нагревательного узла создает ряд технических проблем, в том числе необходимость выполнения требований, связанных с малым размерам, прочностью, низкими производственными затратами, достаточными рабочими температурами и эффективной локализацией генерируемого тепла.
Из уровня техники известны нагреваемые образующие аэрозоль изделия, содержащие табак, для образования аэрозоля в результате нагрева, а не сжигания. Табак, используемый в качестве части образующего аэрозоль субстрата в нагреваемых образующих аэрозоль изделиях, предназначен для образования аэрозоля при нагреве, а не при сжигании. Поэтому указанный табак обычно содержит большие количества образователей аэрозоля, таких как глицерин или пропиленгликоль. Если бы пользователь зажег нагреваемое образующее аэрозоль изделие и курил его, как если бы это была обычная сигарета, то такой пользователь не получил бы желаемых ощущений. Было бы желательно обеспечить нагреваемое образующее аэрозоль изделие, которое имело бы пониженную способность к зажиганию от пламени. Такое нагреваемое образующее аэрозоль изделие предпочтительно трудно поддавалось бы зажиганию во время попыток зажечь это изделие с помощью зажигательного средства, например с помощью пламени, как это имеет место в случае традиционных сигарет. Один способ образования нагреваемого образующего аэрозоль изделия, которое имеет пониженную способность к зажиганию от пламени, может состоять в размещении трубки на дальнем конце изделия с целью защиты образующего аэрозоль субстрата от непосредственного контакта с пламенем.
Было бы желательно обеспечить надежный и недорогой нагревательный узел для образующего аэрозоль устройства, который имел бы локализованный источник тепла для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Было бы желательно обеспечить нагревательный узел, который больше подходил бы для использования с образующим аэрозоль изделием, имеющим на дальнем конце изделия непотребляемый элемент, например полую трубку.
В первом аспекте настоящего изобретения предложен нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащий: нагреватель, имеющий электрорезистивный нагревательный элемент и подложку нагревателя; и крепление нагревателя, соединенное с нагревателем, причем электрорезистивный нагревательный элемент содержит первый участок и второй участок, выполненные таким образом, что при пропускании электрического тока через нагревательный элемент, первый участок нагревается до более высокой температуры, чем второй участок, первый участок нагревательного элемента расположен в нагревательной области подложки нагревателя, второй участок нагревательного элемента расположен в удерживающей области подложки нагревателя, крепление нагревателя прикреплено к удерживающей области подложки нагревателя, и второй участок электрорезистивного нагревательного элемента является более длинным, чем первый участок нагревательного элемента. Иначе говоря, второй участок проходит вдоль длины нагревателя на большее расстояние, чем первый участок.
Второй участок электрорезистивного нагревательного элемента может иметь длину, например, от 12 мм до 20 мм. Длина определяется относительно продольного направления нагревателя. Второй участок электрорезистивного нагревательного элемента может иметь длину от примерно 13 мм до примерно 14 мм.
Первый участок электрорезистивного нагревательного элемента может иметь длину, например, от 8 мм до 12 мм. Первый участок электрорезистивного нагревательного элемента может иметь длину от примерно 10 мм до примерно 11 мм.
В предпочтительных вариантах осуществления второй участок электрорезистивного нагревательного элемента может проходить на 13,9 мм вдоль длины нагревателя, плюс-минус 0,5 мм, и первый участок электрорезистивного нагревательного элемента может проходить на 10,5 мм вдоль длины нагревателя, плюс-минус 0,5 мм.
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.
Первый участок нагревается до более высокой температуры, чем второй участок, в результате протекания электрического тока через нагревательный элемент. В одном варианте осуществления первый участок нагревательного элемента выполнен с возможностью достижения температуры от примерно 300°C до примерно 550°C при использовании. Предпочтительно, нагревательный элемент выполнен с возможностью достижения температуры от примерно 320°C до примерно 350oC.
Крепление нагревателя осуществляет конструкционную поддержку нагревателя и обеспечивает возможность его прочного закрепления внутри образующего аэрозоль устройства. Крепление нагревателя может содержать полимерный материал и предпочтительно он образован из формуемого полимерного материала, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK). Использование формуемого полимера обеспечивает возможность формования крепления вокруг нагревателя и, следовательно, возможность надежного удержания нагревателя. Это также обеспечивает возможность изготовления крепления нагревателя с нужной внешней формой и размерами недорогим способом. Подложка нагревателя может иметь механические средства, такие как проушины или пазы, которые повышают прочность прикрепления крепления нагревателя к нагревателю. Разумеется, для крепления нагревателя могут использоваться и другие материалы, такие как керамический материал. Предпочтительно, крепление нагревателя может быть образовано из формуемого керамического материала.
Предпочтительно, крепление нагревателя проходит вдоль значительной части поддерживающего участка, т.е. того участка подложи нагревателя, на котором поддерживается второй участок нагревательного элемента. Подложка нагревателя может быть образована из хрупкого материала, и крепление нагревателя может обеспечивать поддержку для предотвращения изгиба и скручивания нагревателя.
Может потребоваться проникновение нагревателя в непотребляемый элемент образующего аэрозоль изделия, такой как трубка. Может быть предпочтительно, чтобы крепление нагревателя имело такую форму, которая обеспечивает увеличение длины участка нагревателя, контактирующего с креплением нагревателя, при одновременном облегчении соединения с образующим аэрозоль изделием, имеющим непотребляемый элемент, такой как трубка, расположенный на дальнем конце изделия. Таким образом, по меньшей мере часть крепления нагревателя может ступенчато сужаться внутрь или конически сужаться внутрь по мере того, как она проходит вдоль поддерживающего участка в направлении нагревательного участка. Ступенчатое или коническое сужение может обеспечивать возможность вставки участка крепления нагревателя внутрь трубчатого переднего элемента. Таким образом обеспечивается возможность обеспечения креплением нагревателя поддержки вдоль большей части удерживающего участка. Предпочтительно, по меньшей мере часть крепления нагревателя проходит вдоль удерживающего участка на расстояние, составляющее более чем 50% от длины удерживающего участка, предпочтительно ― более чем 60%, или более чем 70%, или более чем 80%, или более чем 90%.
Может быть предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть крепления нагревателя имела коническую форму. Коническая форма включает в себя пирамидальную форму. Целиком все крепление нагревательного элемента может иметь коническую форму, с вершиной конуса, направленной в сторону нагревательного участка нагревателя. В качестве альтернативы, крепление нагревателя может содержать конический выступ, который имеет вершину, направленную в сторону нагревательного участка нагревателя. Конфигурация, в которой по меньшей мере часть крепления нагревателя имеет коническую форму, обеспечивает возможность оптимизированной поддержки нагревателя, с одновременным обеспечением возможности соединения с образующим аэрозоль изделием.
Применение полимера для удержания нагревателя означает, что температура нагревателя вблизи крепления нагревателя должна регулироваться таким образом, чтобы она была ниже температуры, при которой происходит плавление, возгорание или иная порча полимера. Температура нагревателя на участке, который проходит через непотребляемый элемент, расположенный на дальнем конце образующего аэрозоль изделия, также не должна превышать температуру, при которой происходит порча материала, образующего указанный непотребляемый элемент. Также нежелателен нагрев непотребляемого компонента образующего аэрозоль изделия. В то же самое время, температура участка нагревателя внутри образующего аэрозоль субстрата должна быть достаточна для образования аэрозоля с нужными свойствами. Следовательно, желательно увеличить длину второго участка относительно первого участка. Поэтому желательно, чтобы температура второго участка нагревательного элемента 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 первым участком нагревательного элемента. Соответственно, желательно, чтобы первый участок нагревательного элемента имел большее электрическое сопротивление на единицу длины, чем второй участок нагревательного элемента.
Предпочтительно, нагревательный элемент может содержать участки, образованные из различных материалов. Первый участок нагревательного элемента может быть образован из первого материала, а второй участок нагревательного элемента может быть образован из второго материала, причем коэффициент удельного электрического сопротивления первого материала больше, чем у второго материала. 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.
Материалы для первого и второго участков нагревательного элемента могут быть выбраны с учетом их тепловых свойств, а также их электрических свойств. Предпочтительно, второй участок нагревательного элемента имеет низкую теплопроводность с целью уменьшения теплопередачи от нагревательной области на крепление нагревателя. Соответственно, выбор материала для второго участка нагревательного элемента может быть осуществлен таким образом, чтобы обеспечить баланс между высокой электропроводностью и низкой теплопроводностью по меньшей мере в области между первым участком нагревательного элемента и креплением нагревателя. На практике было обнаружено, что удачным выбором материала для второго участка нагревательного элемента является золото. В качестве альтернативы, материал второго участка может представлять собой серебро.
Предпочтительно, второй участок нагревательного элемента может содержать две секции, каждая из которых отдельно соединена с первым участком нагревательного элемента с образованием линии электрического тока от одной секции второго участка до первого участка и далее ― до другой секции второго участка. Крепление нагревателя может окружать обе секции второго участка. Разумеется, второй участок может содержать более двух участков, каждый из которых электрически соединен с первым участком.
Нагревательный элемент может содержать третий участок, выполненный с возможностью электрического соединения с источником питания, причем указанный третий участок расположен на противоположной стороне нагревательного элемента относительно первого участка нагревательного элемента. Третий участок может быть образован из материала, который отличается от материалов первого и второго участков и может быть выбран для обеспечения низкого электрического сопротивления и хороших соединительных свойств, например хорошей способности к пайке. На практике было обнаружено, что удачным выбором материала для третьего участка является серебро. В альтернативном варианте, в качестве материала для третьего участка может использоваться золото. Третий участок может содержать множество секций, каждая из которых соединена с секцией второго участка нагревательного элемента.
Подложка нагревателя может быть образована из электроизоляционного материала и она может быть также образована из керамического материала, такого как диоксид циркония или оксид алюминия. Подложка нагревателя может обеспечивать механически стабильную поддержку для нагревательного элемента в широком диапазоне температур, и она может обеспечивать жесткую конструкцию, пригодную для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата. Подложка нагревателя может содержать плоскую поверхность, на которой размещен нагревательный элемент, и сужающийся конец, выполненный с возможностью вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата. Подложка нагревателя предпочтительно имеет удельную теплопроводность не более 2 Ватт на метр ⋅ Кельвин.
В одном варианте осуществления первый участок нагревательного элемента может быть образован из материала, имеющего установленную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. Таким образом обеспечивается возможность использования нагревателя как для нагрева образующего аэрозоль субстрата, так и для контроля температуры во время использования. Предпочтительно, первый участок имеет больший температурный коэффициент сопротивления, чем второй участок. Таким образом обеспечивается, чтобы сопротивление нагревательного элемента преимущественно зависело от температуры первого участка нагревательного элемента. Было обнаружено, что удачным выбором материала для первого участка нагревательного элемента является платина.
Предпочтительно, первый участок нагревательного элемента расположен на удалении от крепления нагревателя. Участок нагревателя между первым участком нагревательного элемента и креплением нагревателя предпочтительно имеет градиент температуры между более высокой температурой со стороны первого участка нагревательного элемента и более низкой температурой со стороны крепления нагревателя. Расстояние между первым участком нагревательного элемента и креплением нагревателя выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточное падение температуры. Однако при этом также предпочтительно, чтобы указанное расстояние было не больше, чем это необходимо, как с целью уменьшения размера нагревательного узла, так и с целью обеспечения максимально возможной надежности нагревательного узла. Чем больше длина нагревателя за пределами крепления нагревателя, тем сильнее он подвержен поломке или сгибанию при падении или при многократной вставке и извлечении из твердых образующих аэрозоль субстратов.
Предпочтительно, в нормальных рабочих условиях, когда первый участок нагревательного элемента находится при температуре от примерно 300 до примерно 550 градусов по Цельсию, в точках контакта с креплением нагревателя второй участок находится при температуре менее чем 200 градусов по Цельсию. Под «нормальными рабочими условиями» в данном контексте подразумеваются стандартные температура и давление окружающей среды, а именно: температура 298,15 К (25°C, 77°F) и абсолютное давление 100 кПа (14,504 фунт-силы на кв. дюйм, 0,986 атм.). Нормальные рабочие условия включают в себя работу нагревательного узла, когда он размещен внутри корпуса образующего аэрозоль устройства или снаружи корпуса образующего аэрозоль устройства.
Предпочтительно, нагревательный узел выполнен таким образом, что если обозначить максимальную температуру первого участка через T1, температуру окружающей среды ― через T0, и температуру второго участка нагревательного элемента, контактирующего с креплением нагревателя, ― через T2, то:
(T1-T0)/(T2-T0)>2.
Нагревательный узел может содержать один или более слоев материала, покрывающего нагревательный элемент. Предпочтительно, поверх нагревательного элемента может быть образован защитный слой, например из стекла, для предотвращения окисления или иной коррозии нагревательного элемента. Защитный слой может полностью покрывать подложку нагревателя. Защитный слой или другие слои могут также обеспечивать улучшенное тепловое распределение в пределах нагревателя и облегчать его очистку. С целью улучшения теплового распределения в пределах нагревателя, между нагревательным элементом и подложкой нагревателя может быть также выполнен нижележащий слой материала, такого как стекло. Нижележащий слой материала может также использоваться для улучшения процесса образования нагревательного элемента.
Размеры нагревателя могут быть выбраны для соответствия целевому применению нагревательного узла, и следует понимать, что ширина, длина и толщина нагревателя могут быть выбраны независимо друг от друга. В одном варианте осуществления нагреватель имеет по существу форму лезвия с сужающимся концом для вставки внутрь образующего аэрозоль субстрата. Нагреватель может иметь общую длину от примерно 15 мм до примерно 30 мм и предпочтительно ― от примерно 20 мм до примерно 25 мм. Поверхность нагревателя, на которой размещен нагревательный элемент, может иметь ширину от примерно 2 мм до примерно 10 мм и предпочтительно ― от примерно 3 мм до примерно 6 мм. Нагреватель может иметь толщину от примерно 0,2 мм до примерно 0,5 мм и предпочтительно ― от 0,3 мм до 0,4 мм. Активная нагревательная область нагревателя, соответствующая тому участку нагревателя, на котором размещен первый участок нагревательного элемента, может иметь длину от 5 мм до 20 мм и предпочтительно ― от 8 мм до 15 мм. Расстояние между креплением нагревателя и первым участком нагревательного элемента может составлять по меньшей мере 2 мм и предпочтительно ― по меньшей мере 2,5 мм. В предпочтительном варианте осуществления расстояние между креплением нагревателя и первым участком нагревательного элемента составляет 3 мм.
В аспекте настоящего изобретения может быть обеспечено образующее аэрозоль устройство, содержащее: корпус; нагревательный узел согласно приведенному выше описанию, причем крепление нагревателя соединено с корпусом; электрический источник питания, соединенный с нагревательным элементом; и элемент управления, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания на нагревательный элемент. Корпус может образовывать полость, окружающую первый участок нагревательного элемента и выполненную с возможностью размещения в ней образующего аэрозоль изделия, содержащего образующий аэрозоль субстрат.
В контексте данного документа термин «образующее аэрозоль устройство» относится к устройству, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом для образования аэрозоля. Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой часть образующего аэрозоль изделия, например часть курительного изделия. Образующее аэрозоль устройство может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом образующего аэрозоль изделия для образования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого в легкие пользователя через рот пользователя. Образующее аэрозоль устройство может представлять собой держатель.
Крепление 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, образованную 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 представлять собой курительное устройство с электрическим нагревом.
Устройство может содержать другие нагреватели, в дополнение к нагревательному узлу согласно первому аспекту. Например, устройство может содержать внешний нагреватель, расположенный вокруг периметра указанной полости. Внешний нагреватель может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагреватель может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической подложке, такой как полиимидная подложка. 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 подложке подходящей формы. Внешний нагреватель может быть также образован с использованием металла, имеющего установленную зависимость 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 может представлять собой любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока, такой как аккумуляторная 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.
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 третьем аспекте настоящего изобретения предложена образующая аэрозоль система, содержащая образующее аэрозоль устройство согласно второму аспекту настоящего изобретения и одно или более образующих аэрозоль изделий, выполненных с возможностью размещения в полости образующего аэрозоль устройства. Образующее аэрозоль изделие содержит непотребляемый элемент, размещенный на дальнем конце изделия раньше по ходу потока относительно образующего аэрозоль субстрата.
Образующая аэрозоль система может содержать нагреваемое образующее аэрозоль изделие, содержащее множество компонентов, включающий образующий аэрозоль субстрат, размещенных внутри обертки с образованием стержня, имеющего подносимый ко рту конец и дальний конец, расположенный раньше по ходу потока относительно подносимого ко рту конца. Раньше по ходу потока относительно образующего аэрозоль субстрата внутри указанной обертки может быть размещена полая трубка, внешний диаметр которой может составлять от 5 мм до 15 мм, и длина ― от 5 мм до 15 мм. Нагреватель образующего аэрозоль устройства имеет длину, достаточную для прохождения через просвет полой трубки и проникновения в образующий аэрозоль субстрат, когда образующее аэрозоль изделие введено в контакт с образующим аэрозоль устройством.
Полая трубка может быть жесткой, и она может быть образована из по существу негорючего материала. В контексте данного документа под негорючим материалом подразумевается материал, который трудно или невозможно поджечь посредством пламени с температурой от 800°C до 1700 °C, обычно ― в диапазоне от 800°C до 1200 °C. В целом, любой материал, который по существу не выделяет токсичного или иного вредного или нежелательного соединения в температурном диапазоне от примерно 800°C до 1200°C или до 1700°C, относится к по существу негорючим материалам, упоминаемым в данном документе.
Один конец полой трубки может быть закрыт прокалываемой пленкой. Полая трубка имеет ближний конец и дальний конец. Прокалываемая пленка может закрывать дальний конец полой трубки. Прокалываемая пленка может закрывать ближний конец полой трубки. Полая трубка, закрытая прокалываемой пленкой, может защищать дальний конец указанного стержня от возгорания в случае, если пользователь подносит пламя и осуществляет затяжку на подносимом ко рту конце изделия. Тепло от пламени воздействует на полую трубку, которая является негорючей. Образующий аэрозоль субстрат, расположенный дальше по ходу потока относительно полой трубки, меньше повержен нагреву до температуры возгорания, чем если бы он располагался на дальнем конце нагреваемого образующего аэрозоль изделия. Кроме того, прокалываемая пленка способствует предотвращению втягивания воздуха через стержень. Таким образом снижен риск случайного или непреднамеренного зажигания образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно, полая трубка представляет собой жесткую полую трубку, образованную из полимера, металла или керамики. Жесткая полая трубка предпочтительно образована из материала, выбранного из перечня, состоящего из металлической фольги, керамики, высоконаполненной бумаги, ацетилцеллюлозы и полимера, представляющего собой полиарилэфиркетон (PAEK).
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 размещена 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 обеспечен 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 чем 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 массу сухого вещества. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы в результате агломерирования табака в виде частиц, полученного путем размола или иного смешения 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 комбинацию, 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, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность и/или на его внешнюю поверхность. Такой трубчатый носитель может быть образован, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или из 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, указанные по 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 структурированно, 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 содержать дополнительные компоненты, например такие, как зарядное устройство для зарядки встроенного электрического источника питания в электрически управляемом или электрическом образующем аэрозоль устройстве.
Хотя настоящее изобретение было 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. В частности, аспекты нагревателя, узла, устройства, системы или способа согласно одному из аспектов изобретения могут быть применены к любому другому аспекту настоящего изобретения. Кроме того, хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на курительные устройства, следует понимать, что устройства типа медицинского ингалятора также могут использовать признаки, аппаратуру и функциональные возможности, описанные в данном документе.
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 изображение поперечного сечения варианта осуществления нагреваемого образующего аэрозоль изделия для использования с образующим аэрозоль устройством;
на фиг. 3 показано схематичное изображение поперечного сечения еще одного варианта осуществления нагреваемого образующего аэрозоль изделия для использования с образующим аэрозоль устройством;
на фиг. 4 показано схематичное изображение поперечного сечения переднего конца образующего аэрозоль устройства того типа, который показан на фиг. 1, с нагревателем, вставленным внутрь образующего аэрозоль изделия;
на фиг. 5 показано схематичное изображение нагревателя согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 показан нагреватель по фиг. 5 с прикрепленным к нему креплением нагревателя; и
на фиг. 7 показан вариант осуществления нагревательного узла, содержащего коническое крепление нагревателя.
На фиг. 1 компоненты варианта осуществления образующей аэрозоль системы 100 с электрическим нагревом показаны в упрощенном 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, что он находится в тепловой близости к нагревателю 14. Образующий аэрозоль субстрат будет высвобождать ряд летучих соединений при различных температурах. Путем регулирования максимальной рабочей температуры образующей аэрозоль системы 100 с электрическим нагревом обеспечивают возможность управления высвобождением нежелательных летучих соединений.
Внутри корпуса 10 размещен источник 16 электропитания, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. Контроллер 18 соединен с нагревателем 14, источником 16 электропитания 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 нагреваемое образующее аэрозоль изделие 101 согласно предпочтительному варианту осуществления. Образующее аэрозоль изделие 101 содержит четыре коаксиально выровненных элемента: жесткую полую трубку 30, образующий аэрозоль субстрат 21, элемент 40 для охлаждения аэрозоля и мундштук 50. Эти четыре элемента расположены последовательно и окружены внешней оберткой 60 с образованием нагреваемого образующего аэрозоль изделия 101. Образующее аэрозоль изделие 101 имеет ближний или подносимый ко рту конец 70, который пользователь вводит в свой рот во время использования, и дальний конец 80, расположенный на противоположном конце образующего аэрозоль изделия 101 относительно подносимого ко рту конца 70.
Дальний конец 80 образующего аэрозоль изделия может также быть описан как расположенный раньше по ходу потока конец образующего аэрозоль изделия 101, и подносимый ко рту конец 70 образующего аэрозоль изделия 101 может также быть описан как расположенный дальше по ходу потока конец образующего аэрозоль изделия 101. Элементы образующего аэрозоль изделия 101, расположенные между подносимым ко рту концом 70 и дальним концом 80, могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока относительно подносимого ко рту конца 70 или, в качестве альтернативы, как расположенные дальше по ходу потока относительно дальнего конца 80.
Жесткая полая трубка 30 размещена на самом дальнем или расположенном раньше по ходу потока конце образующего аэрозоль изделия 101. В изделии, показанном на фиг. 2, жесткая полая трубка 30 представляет собой полую керамическую трубку. Эта жесткая полая трубка 30 обеспечивает возможность защиты образующего аэрозоль субстрата от пламени, воздействующего на дальний конец изделия 101, и таким образом обеспечивает средства для снижения вероятности непреднамеренного зажигания.
В изделии, показанном на фиг. 2, образующий аэрозоль субстрат 21 содержит собранный лист гофрированного гомогенизированного табачного материала, окруженный оберткой. Гофрированный лист гомогенизированного табачного материала содержит глицерин в качестве образователя аэрозоля.
Элемент 40 для охлаждения аэрозоля расположен непосредственно после опорного элемента 30 по ходу потока и контактирует с этим опорным элементом 30. При использовании, летучие вещества, высвобождающиеся из образующего аэрозоль субстрата 21, проходят вдоль элемента 40 для охлаждения аэрозоля в направлении подносимого ко рту конца 70 образующего аэрозоль изделия 101. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 40 для охлаждения аэрозоля, образуя аэрозоль, который вдыхается пользователем. В изделии, показанном на фиг. 2, элемент для охлаждения аэрозоля содержит гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты, окруженный оберткой 90. Гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты образует множество продольных каналов, которые проходят вдоль длины элемента 40 для охлаждения аэрозоля.
Мундштук 50 расположен по ходу потока непосредственно после элемента 40 для охлаждения аэрозоля и контактирует с этим элементом 40 для охлаждения аэрозоля. В изделии, показанном на фиг. 2, мундштук 50 содержит обычный фильтр из ацетилцеллюлозного жгута с низкой эффективностью фильтрации.
Для сборки образующего аэрозоль изделия 101, четыре вышеописанных элемента выравнивают и плотно обертывают во внешнюю обертку 60. В некоторых вариантах осуществления дальний концевой участок внешней обертки 60 образующего аэрозоль изделия 101 может быть окружен полосой ободковой бумаги.
Образующее аэрозоль изделие 101, показанное на фиг. 2, выполнено с возможностью введения в контакт с образующим аэрозоль устройством, содержащим нагревательный элемент, с целью курения или потребления пользователем. При использовании, нагревательный элемент образующего аэрозоль устройства нагревает образующий аэрозоль субстрат 21 образующего аэрозоль изделия 101 до температуры, достаточной для образования аэрозоля, который вытягивается в направлении хода потока через образующее аэрозоль изделие 101 и вдыхается пользователем.
На фиг. 3 показан еще один вариант осуществления подходящего образующего аэрозоль изделия 201. Изделие 201 содержит пять элементов: жесткую полую трубку 202, образующий аэрозоль субстрат 207, полую ацетилцеллюлозную трубку 206, передаточную секцию 204 и мундштучный фильтр 203. Эти пять элементов расположены последовательно, выровнены коаксиально и объединены посредством сигаретной бумаги 205 с образованием стержня. В собранном виде изделие 201 имеет длину 52 миллиметра и диаметр 7,2 миллиметра.
Жесткая полая трубка 202 представляет собой керамическую трубку длиной 7 миллиметров.
Образующий аэрозоль субстрат 207 расположен дальше по ходу потока относительно жесткой полой трубки 202 и содержит пачку гофрированного литого листового табака, завернутую в фильтровальную бумагу. Литой листовой табак содержит добавки, в том числе глицерин в качестве добавки, образующей аэрозоль.
Ацетилцеллюлозная трубка 206 размещена непосредственно после образующего аэрозоль субстрата 207 по ходу потока и образована из ацетилцеллюлозы. Трубка 206 образует отверстие диаметром 3,3 миллиметра. Одна функция трубки 206 состоит в размещении образующего аэрозоль субстрата 207 в направлении дальнего конца 230 изделия 201 таким образом, чтобы обеспечить возможность его контакта с нагревательным элементом. Трубка 206 действует таким образом, чтобы предотвратить смещение образующего аэрозоль субстрата 207 вдоль изделия 201 в направлении подносимого ко рту конца 220 при вставке нагревательного элемента.
Передаточная секция 204 содержит тонкостенную трубку длиной 18 миллиметров. Передаточная секция 204 обеспечивает возможность прохождения летучих веществ, высвобождающихся из образующего аэрозоль субстрата 207, вдоль изделия 201 в направлении подносимого ко рту конца 20. Летучие вещества могут охлаждаться внутри передаточной секции 204 с образованием аэрозоля. Вместо передаточной секции может использоваться элемент для охлаждения аэрозоля, такой как гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты.
Мундштучный фильтр 203 представляет собой обычный мундштучный фильтр, образованный из ацетилцеллюлозного жгута и имеющий длину примерно 7 миллиметров.
Пять вышеописанных элементов объединены путем плотного обертывания в сигаретную бумагу 205.
На фиг. 4 показана часть образующей аэрозоль системы 1000, содержащая образующее аэрозоль устройство 110 и образующее аэрозоль изделие 101 согласно варианту осуществления изделия, описанному выше и показанному на фиг. 2. В качестве альтернативы, система может содержать образующие аэрозоль изделия, описанные выше со ссылками на фиг. 3, или любые другие подходящие образующие аэрозоль изделия.
Образующее аэрозоль устройство 110 содержит нагревательный элемент 120. Как показано на фиг. 4, нагревательный элемент 120 установлен внутри камеры для размещения образующего аэрозоль изделия в образующем аэрозоль устройстве 110. При использовании пользователь вставляет образующее аэрозоль изделие 101 внутрь камеры для размещения образующего аэрозоль изделия в образующем аэрозоль устройстве 110 таким образом, чтобы нагревательный элемент 120 проколол образующий аэрозоль субстрат 21 образующего аэрозоль изделия 101 и оказался непосредственно вставленным в этот субстрат, через просвет жесткой полой трубки 30, как показано на фиг. 4. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, нагревательный элемент 120 образующего аэрозоль устройства 110 представляет собой нагревательное лезвие. Нагревательный элемент 120 имеет нагревательный участок 1201 и удерживающий участок 1202. Удерживающий участок 1202 проходит вдоль длины нагревательного элемента 120 на большее расстояние, чем нагревательный участок 1201. При использовании нагревательный участок 1201 вставляют внутрь образующего аэрозоль субстрата 21 образующего аэрозоль изделия 101. Образованное из РЕЕК крепление 1300 нагревателя отформован на удерживающем участке 1202 нагревательного элемента 120. От поверхности крепления нагревателя вдоль удерживающего участка нагревательного элемента 120 проходит конический выступ 1310 для увеличения относительной площади нагревательного элемента 120, поддерживаемой посредством крепления нагревателя.
Образующее аэрозоль устройство 110 содержит источник питания и электронную схему, которая обеспечивает возможность активации нагревательного элемента 120. Указанная активация может осуществляться вручную или она может происходить автоматически в ответ на осуществление пользователем затяжки на образующем аэрозоль изделии 101, вставленном внутрь камеры для размещения образующего аэрозоль изделия в образующем аэрозоль устройстве 110. В образующем аэрозоль устройстве выполнено множество отверстий для того, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха к образующему аэрозоль изделию 101; направление воздушного потока показано стрелками на фиг. 4.
Когда внутренний нагревательный элемент 120 вставлен внутрь образующего аэрозоль субстрата 21 образующего аэрозоль изделия 101 и активирован, этот образующий аэрозоль субстрат 21 нагревается до температуры примерно 375 градусов по Цельсию посредством нагревательного элемента 120 образующего аэрозоль устройства 110. При этой температуре происходит выделение летучих соединений из образующего аэрозоль субстрата 21образующего аэрозоль изделия 101. Когда пользователь осуществляет затяжку на подносимом ко рту конце 70 образующего аэрозоль изделия 10, летучие соединения, выделяющиеся из образующего аэрозоль субстрата 21, вытягиваются в направлении хода потока через образующее аэрозоль изделие 101 и конденсируются с образованием аэрозоля, который вытягивается через мундштук 50 образующего аэрозоль изделия 101 в рот пользователя.
Когда аэрозоль проходит в направлении хода потока через элемент 40 для охлаждения аэрозоля, температура аэрозоля снижается вследствие передачи тепловой энергии от аэрозоля на элемент 40 для охлаждения аэрозоля. Когда аэрозоль поступает в элемент 40 для охлаждения аэрозоля, температура аэрозоля составляет примерно 60 градусов по Цельсию. Вследствие охлаждения внутри элемента 40 для охлаждения аэрозоля, температура аэрозоля на выходе из элемента для охлаждения аэрозоля составляет примерно 40 градусов по Цельсию.
На фиг. 5 более детально показан нагревательный элемент 14 того типа, который показан на фиг. 4. Нагреватель 14 содержит электроизоляционную подложку 81 нагревателя, которая определяет форму нагревательного элемента 14. Подложка 81 нагревателя образована из электроизоляционного материала, который может представлять собой, например, оксид алюминия (Al2O3) или стабилизированный диоксид циркония (ZrO2). Специалистам с обычной квалификацией в данной области техники будет очевидно, что указанный электроизоляционный материал может представлять собой любой подходящий электроизоляционный материал, и что многие керамические материалы пригодны для использования в качестве электроизоляционной подложки. Подложка 81 нагревателя является по существу лезвиеобразной. Иначе говоря, подложка нагревателя имеет длину, которая при использовании проходит вдоль продольной оси образующего аэрозоль изделия, введенного в контакт с нагревателем, а также ширину и толщину. Указанная ширина больше указанной толщины. Подложка 81 нагревателя заканчивается острием или шипом 90 для проникновения в образующий аэрозоль субстрат 30.
Нагревательный элемент 82, образованный из электропроводного материала, нанесен на плоскую поверхность подложки 80 нагревателя с использованием напыления или любого другого подходящего способа. Нагревательный элемент образован из трех различных участков. Первый участок 84 образован из платины. Первый участок расположен в активной нагревательной области или нагревательном участке 91. Он представляет собой область нагревателя, которая достигает максимальной температуры и обеспечивает нагрев образующего аэрозоль субстрата при использовании. Первый участок имеет U-образную форму или форму шпильки. Второй участок 86 образован из золота. Второй участок содержит две параллельных дорожки, каждая из которых соединена с концом первого участка 84. Второй участок расположен на удерживающем участке, который перекрывает удерживающую область 93 нагревателя. Удерживающая область представляет собой область нагревателя, которая контактирует с креплением 26 нагревателя, как показано на фиг. 6. Третий участок 88 образован из серебра. Третий участок расположен в соединительной области 95 и оснащен контактными площадками, к которым могут быть прикреплены внешние провода с помощью припойной пасты или других способов присоединения. Третий участок содержит две параллельных площадки, каждая из которых соединена с концом одной из параллельных дорожек второго участка 86, противоположного первому участку 84. Третий участок 88 расположен на противоположной от первого участка стороне удерживающей области 93.
Форма, толщина и ширина первого, второго и третьего участков могут быть выбраны с целью обеспечения требуемого распределения сопротивления и температуры при использовании. При этом первый участок имеет значительно большее электрическое сопротивление на единицу длины, чем второй и третий участки, вследствие чего при пропускании электрического тока через нагревательный элемент 82 первый участок выделяет наибольшее количество тепла и таким образом достигает наивысшей температуры. Второй и третий участки выполнены таким образом, что они имеют очень низкое электрическое сопротивление и таким образом обеспечивают очень незначительный джоулев нагрев. Общее электрическое сопротивление нагревательного элемента составляет примерно 0,80 Ом при 0°C и повышается примерно до 2 Ом, когда температура активной нагревательной области 91 достигает 400 oC. Напряжение литий-ионной батареи составляет примерно 3,7 В, так что типовой пиковый ток, подаваемый источником питания (при 0oC), составляет примерно 4,6 A.
Первый участок 84 имеет длину 10,5 мм. Второй участок 86 имеет длину 13,9 мм.
Платина имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, вследствие чего электрическое сопротивление первого участка 84 возрастает с повышением температуры. Золото и серебро имеют более низкие температурные коэффициенты сопротивления, и второй и третий участки не будут испытывать столь же значительный рост температуры, что и первый участок. Это означает, что изменения сопротивления второго и третьего участков будут незначительны по сравнению с изменениями сопротивления первого участка. Таким образом обеспечивается возможность использования нагревательного элемента 82 для обеспечения измерения температуры первого участка 84 нагревательного элемента, т.е. температуры того участка нагревателя, который контактирует с образующим аэрозоль субстратом. Компоновка для использования резистивного элемента как в качестве нагревателя, так и в качестве датчика температуры, описана в EP2110033 B1.
На фиг. 6 показан нагреватель 14, объединенный с креплением 26 нагревателя с образованием нагревательного узла. Крепление 26 нагревателя образовано из полиэфирэфиркетона (PEEK) и путем литья под давлением отформован вокруг нагревателя таким образом, чтобы окружать удерживающую область 93. Подложка 81 нагревателя может быть выполнена с пазами или выступами в удерживающей области для обеспечения прочного соединения между креплением нагревателя и нагревателем. В этом варианте осуществления крепление 26 нагревателя имеет круглое поперечное сечение для введения в контакт с круглым корпусом образующего аэрозоль устройства. Тем не менее, крепление нагревателя может быть сформовано в любой нужной форме, и возможны любые необходимые соединительные средства для введения в контакт с другими компонентами образующего аэрозоль устройства.
На фиг. 7 показана необязательная форма крепления 2000 нагревателя. Крепление 2000 нагревателя приформовано к удерживающему участку нагревателя 2200. Крепление нагревателя имеет круглое поперечное сечение и содержит участок, имеющий параллельные стороны для соединения с корпусом образующего аэрозоль устройства. Крепление нагревателя содержит также конический участок, образующий конус с вершиной, направленной в сторону вершины нагревателя. Благодаря конической форме этого участка крепления нагревателя, обеспечивается возможность дополнительной поддержки нагревателя. В предпочтительных вариантах осуществления крепление нагревателя контактирует с нагревателем на длине по меньшей мере 9 или 10 мм.
Вышеописанные примеры вариантов осуществления являются иллюстративными, а не ограничительными. В свете вышеописанных иллюстративных вариантов осуществления, специалистам с обычной квалификацией в данной области техники будут теперь понятны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным примерам вариантов осуществления.
1. Нагревательный узел для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащий:
нагреватель, содержащий электрорезистивный нагревательный элемент и подложку нагревателя; и
крепление нагревателя, соединенное с нагревателем;
причем электрорезистивный нагревательный элемент содержит первый участок и второй участок, выполненные таким образом, что при пропускании электрического тока через нагревательный элемент, первый участок нагревается до более высокой температуры, чем второй участок, причем первый участок нагревательного элемента размещен в нагревательной области подложки нагревателя, второй участок нагревательного элемента размещен в удерживающей области подложки нагревателя, крепление нагревателя прикреплено к удерживающей области подложки нагревателя и второй участок электрорезистивного нагревательного элемента является более длинным, чем первый участок электрорезистивного нагревательного элемента.
2. Нагревательный узел по п. 1, в котором второй участок электрорезистивного нагревательного элемента имеет длину от 12 мм до 20 мм, например, примерно 13 мм или примерно 14 мм.
3. Нагревательный узел по п. 1 или 2, в котором первый участок электрорезистивного нагревательного элемента имеет длину от 8 мм до 12 мм, например, примерно 10 мм или примерно 11 мм.
4. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором второй участок электрорезистивного нагревательного элемента проходит 13,9 мм по длине нагревателя плюс или минус 0,5 мм, и первый участок электрорезистивного нагревательного элемента проходит 10,5 мм по длине нагревателя плюс или минус 0,5 мм.
5. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором крепление нагревателя содержит формуемый полимерный материал, например полиэфирэфиркетон (PEEK).
6. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый участок нагревательного элемента образован из первого материала, а второй участок нагревательного элемента образован из второго материала, причем первый материал имеет более высокий коэффициент удельной электропроводности, чем второй материал.
7. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент содержит третий участок, выполненный для электрического подключения к источнику питания и расположенный на противоположной стороне крепления нагревателя относительно первого участка нагревательного элемента.
8. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере часть крепления нагревателя сужается на конус внутрь по мере того, как она проходит вдоль удерживающего участка в направлении нагревательного участка.
9. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере часть крепления нагревателя проходит вдоль удерживающего участка на расстояние, составляющее более чем 50% от длины удерживающего участка.
10. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере часть крепления нагревателя имеет коническую форму.
11. Образующее аэрозоль устройство, содержащее: корпус; нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, причем крепление нагревателя соединено с корпусом; электрический источник питания, соединенный с нагревательным элементом; и элемент управления, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания на нагревательный элемент.
12. Образующее аэрозоль устройство по п. 11, в котором корпус образует полость, окружающую первый участок нагревательного элемента и выполненную с возможностью размещения в ней образующего аэрозоль изделия, содержащего образующий аэрозоль субстрат.
13. Образующая аэрозоль система, содержащая образующее аэрозоль устройство по п. 11 или 12 и нагреваемое образующее аэрозоль изделие, содержащее множество компонентов, включающих образующий аэрозоль субстрат, объединенных внутри обертки с образованием стержня, имеющего подносимый ко рту конец и дальний конец, расположенный раньше по ходу потока относительно подносимого ко рту конца, причем раньше по ходу потока относительно образующего аэрозоль субстрата внутри указанной обертки размещена полая трубка, имеющая внешний диаметр от 5 мм до 15 мм и длину от 5 мм до 15 мм, и нагреватель образующего аэрозоль устройства имеет достаточную длину для того, чтобы пройти через указанную полую трубку и проникнуть в образующий аэрозоль субстрат, когда образующее аэрозоль изделие введено в контакт с образующим аэрозоль устройством.
14. Образующая аэрозоль система по п. 13, в которой образующее аэрозоль изделие дополнительно содержит элемент для охлаждения аэрозоля и мундштучный фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно образующего аэрозоль субстрата.
