Генерирующее аэрозоль изделие, имеющее плавкий элемент, и генерирующая аэрозоль система
Группа изобретений относится к нагреваемому генерирующему аэрозоль изделию и системе, генерирующей аэрозоль. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие предназначено для использования с генерирующим аэрозоль устройством, имеющим нагревательный элемент, содержит стержень из генерирующего аэрозоль субстрата, компонент управления нагревом, расположенный дальше по потоку относительно стержня из генерирующего аэрозоль субстрата, и плавкий элемент. Плавкий элемент расположен внутри компонента управления нагревом таким образом, что обеспечены один или более продольных каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом. Плавкий элемент выполнен с возможностью плавления при нагреве до температуры выше пороговой температуры так, что при плавлении плавкого элемента происходит закупорка одного или более продольных каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом, и таким образом предотвращается протекание потока воздуха через генерирующее аэрозоль изделие. Обеспечивается предотвращение использования генерирующего аэрозоль изделия с несовместимым генерирующим аэрозоль устройством и, в частности, с несовместимым устройством, которое нагревает генерирующий аэрозоль субстрат до более высокой температуры, чем предусмотренная. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.
Настоящее изобретение относится к нагреваемому генерирующему аэрозоль изделию, содержащему компонент управления нагревом, содержащий плавкий элемент, и к генерирующей аэрозоль системе, содержащей такое нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие.
Из уровня техники известны генерирующие аэрозоль изделия, в которых генерирующий аэрозоль субстрат, такой как табакосодержащий субстрат, нагревают, а не сжигают. Обычно в таких нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от источника тепла к физически отдельному генерирующему аэрозоль субстрату или материалу, который может быть расположен в контакте с источником тепла, внутри него, вокруг него или дальше по потоку относительно него. Во время использования генерирующего аэрозоль изделия летучие соединения выделяются из генерирующего аэрозоль субстрата в результате передачи тепла от источника тепла и вовлекаются в воздух, втягиваемый через генерирующее аэрозоль изделие. По мере охлаждения выделяющихся соединений они конденсируются с образованием аэрозоля.
В ряде документов, относящихся к известному уровню техники, раскрыты генерирующие аэрозоль устройства для потребления или курения нагреваемых генерирующих аэрозоль изделий. Такие устройства включают, например, электрически нагреваемые генерирующие аэрозоль устройства, в которых аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от одного или более электрических нагревательных элементов генерирующего аэрозоль устройства на генерирующий аэрозоль субстрат нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия. Одно преимущество таких электрически нагреваемых генерирующих аэрозоль устройств состоит в том, что в них значительно снижен побочный поток дыма.
В таких генерирующих аэрозоль устройствах нагревательный элемент обычно выполнен с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата до температуры, находящейся в пределах определенного температурного диапазона, который был выбран производителем для обеспечения оптимального профиля выделения аэрозоля из генерирующего аэрозоль изделия. Таким образом, генерирующее аэрозоль изделие и генерирующее аэрозоль устройство специально приспособлены для использования в сочетании друг с другом.
Тем не менее, если генерирующее аэрозоль изделие непреднамеренно или намеренно используется с несовместимым генерирующим аэрозоль устройством, то весьма маловероятно, что для потребителя будет обеспечен оптимальный профиль выделения аэрозоля. Конструкция нагревательного элемента в несовместимом устройстве обычно будет отличаться от той, которая имеет место в совместимом устройстве, и поэтому характер нагрева генерирующего аэрозоль субстрата, вероятно, будет другим. Кроме того, нагреватель может не работать тем же самым образом в пределах тех же самых температурных диапазонов, так что генерирующий аэрозоль субстрат не будет нагреваться согласно такому же температурному профилю, что и в совместимом устройстве. В результате свойства аэрозоля, выделяющегося из субстрата, не будут такими, какими их предусмотрел производитель. Следовательно, использование генерирующего аэрозоль изделия с несовместимым устройством вероятно будет негативно влиять на ощущения пользователя.
Особенно серьезные проблемы могут возникать в том случае, если генерирующее аэрозоль изделие используется в устройстве, которое нагревает генерирующий аэрозоль субстрат до более высокой температуры, чем предусмотренная, так что по меньшей мере часть субстрата становится перегретой. Это может происходить, например в том случае, если генерирующее аэрозоль изделие, которое приспособлено для нагрева с помощью внутреннего нагревательного элемента, вместо этого используется в генерирующем аэрозоль устройстве, которое нагревает генерирующее аэрозоль изделие снаружи. Такие устройства, которые нагревают субстрат снаружи во время использования, обычно требуют значительно более высоких рабочих температур и, следовательно, по меньшей мере наружные области субстрата вероятно будут нагреваться до гораздо более высокой температуры, чем та, которая обеспечивалась бы при использовании внутреннего нагревательного элемента.
В документе предшествующего уровня техники WO 2015/082650 A1 описывается нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие, предназначенное для использования с генерирующим аэрозоль устройством, имеющим нагревательный элемент. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, и разрушаемую перегородку для воздушного потока, собранные посредством обертки для образования стержня. Стержень имеет мундштучный конец и дальний конец, расположенный перед мундштучным концом и при этом разрушаемая перегородка для воздушного потока расположена таким образом, чтобы по сути предотвращать воздушный поток, втягиваемый через субстрат, образующий аэрозоль, когда пользователь затягивается с мундштучного конца стержня. В одном из вариантов осуществления разрушаемая перегородка для воздушного потока содержит легкоплавкий барьер, расположенный в стержне, причем легкоплавкий барьер выполнен с возможностью плавления при нагревании нагревательным элементом устройства, генерирующего аэрозоль. Плавление легкоплавкого барьера может достигается во время использования перед первой затяжкой и освобождает проход через разрушаемую перегородку для воздушного потока.
Было бы желательно создать такую новую компоновку генерирующего аэрозоль изделия, которая предотвращала бы использование генерирующего аэрозоль изделия с несовместимым генерирующим аэрозоль устройством, и, в частности, с несовместимым устройством, которое нагревает генерирующий аэрозоль субстрат до более высокой температуры, чем предусмотренная. Было бы также желательно создать такую новую компоновку генерирующего аэрозоль изделия, которая не оказывала бы негативного воздействия на использование генерирующего аэрозоль изделия при нормальных условиях нагрева в совместимом устройстве. Было бы особенно желательно, чтобы такая новая компоновка генерирующего аэрозоль изделия могла быть легко обеспечена без существенного влияния на конструкцию генерирующего аэрозоль изделия или на способ и оборудование, используемые для производства генерирующих аэрозоль изделий.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложено нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие, предназначенное для использования с генерирующим аэрозоль устройством, имеющим нагревательный элемент, и содержащее: стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; и компонент управления нагревом, расположенный дальше по потоку относительно указанного стержня из генерирующего аэрозоль субстрата и содержащий плавкий элемент. Плавкий элемент расположен внутри компонента управления нагревом таким образом, что обеспечены один или более продольных каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом. Плавкий элемент выполнен с возможностью плавления при нагреве до температуры выше пороговой температуры, так что при плавлении плавкого элемента происходит закупорка указанных одного или более продольных каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом, и таким образом по существу предотвращается протекание потока воздуха через генерирующее аэрозоль изделие.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая: генерирующее аэрозоль изделие согласно первому аспекту настоящего изобретения; и генерирующее аэрозоль устройство, выполненное с возможностью размещения в нем указанного генерирующего аэрозоль изделия. Генерирующее аэрозоль устройство содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева стержня из генерирующего аэрозоль субстрата во время использования, причем управление нагревательным элементом во время использования осуществляется таким образом, что он работает при более низкой температуре, чем максимальная рабочая температура. Плавкий элемент генерирующего аэрозоль изделия выполнен таким образом, что пороговая температура не превышается во время использования генерирующей аэрозоль системы с нагревательным элементом, работающим при более низкой температуре, чем максимальная рабочая температура.
В контексте данного документа термин «нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие» относится к генерирующему аэрозоль изделию, содержащему генерирующий аэрозоль субстрат, который предназначен для нагрева, а не для сжигания, с целью выделения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Такие изделия обычно именуются продуктами «с нагревом без сжигания».
В контексте данного документа термин «генерирующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоль, генерируемый из генерирующих аэрозоль субстратов генерирующих аэрозоль изделий, описанных в данном документе, может быть видимым или невидимым, и он может содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии и обычно являются жидкими или твердыми при комнатной температуре), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
В контексте данного документа термин «стержень» используется для описания в целом цилиндрического элемента с по существу многоугольным поперечным сечением, предпочтительно с круглым, овальным или эллиптическим поперечным сечением.
В контексте данного документа термин «продольный» относится к направлению, соответствующему главной продольной оси генерирующего аэрозоль изделия, которая проходит между концами генерирующего аэрозоль изделия, расположенными раньше по потоку и дальше по потоку. Во время использования воздух втягивается через генерирующее аэрозоль изделие в продольном направлении. Термин «поперечный» относится к направлению, которое перпендикулярно продольной оси.
В контексте данного документа термины «раньше по потоку» и «дальше по потоку» описывают относительные положения элементов или частей элементов генерирующего аэрозоль изделия относительно направления, в котором аэрозоль переносится через генерирующее аэрозоль изделие во время использования.
Генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению пригодны для использования в генерирующей аэрозоль системе, содержащей электрически нагреваемое генерирующее аэрозоль устройство, имеющее внутренний нагревательный элемент для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата. Например, генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению находят конкретное применение в генерирующих аэрозоль системах, содержащих электрически нагреваемое генерирующее аэрозоль устройство, имеющее внутреннее нагревательное лезвие, которое выполнено с возможностью вставки в стержень из генерирующего аэрозоль субстрата. Генерирующие аэрозоль изделия такого типа описаны в известном уровне техники, например, в европейской патентной заявке ЕР-А-0 822 670.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль устройство» относится к устройству, содержащему нагревательный элемент, который взаимодействует с генерирующим аэрозоль субстратом генерирующего аэрозоль изделия для генерирования аэрозоля.
Как описано выше, генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению содержат компонент управления нагревом, содержащий плавкий элемент. Компонент управления нагревом обеспечивает безопасное и эффективное средство для предотвращения использования генерирующего аэрозоль изделия в несовместимом устройстве, которое нагревает генерирующее аэрозоль изделие до температуры значительно выше требуемого рабочего диапазона температуры. Таким образом, компонент управления нагревом обеспечивает средства для предотвращения перегрева генерирующего аэрозоль изделия.
Плавкий элемент выполнен таким образом, что при его плавлении происходит закупорка каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом, и таким образом затрудняется или делается невозможным для потребителя втягивание воздуха через генерирующее аэрозоль изделие. Таким образом потребитель будет предупрежден о том, что он пытается использовать генерирующее аэрозоль изделие с несовместимым генерирующим аэрозоль устройством, и что он не сможет продолжать курение данного генерирующего аэрозоль изделия.
Предпочтительно, плавкий элемент выполнен таким образом, что он плавится только при чрезмерных рабочих температурах. Следовательно, когда генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению нагреваются обычным образом в совместимом генерирующем аэрозоль устройстве, присутствие указанного компонента управления нагревом не будет ощутимым образом влиять на ощущения потребителя. В частности, наличие каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом гарантирует, что присутствие компонента управления нагревом не оказывает негативного влияния на сопротивление втягиванию (RTD) генерирующего аэрозоль изделия.
Компонент управления нагревом, содержащий плавкий элемент, может быть с удобством включен в генерирующее аэрозоль изделие без значительного влияния на расположение других компонентов изделия. Следовательно, включение компонента управления нагревом не должно оказывать значительного влияния на изготовление генерирующих аэрозоль изделий. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности изготовления генерирующих аэрозоль изделий согласно настоящему изобретению с использованием существующих высокоскоростных способов и оборудования, лишь с незначительными модификациями.
Как описано выше, компонент управления нагревом обеспечен внутри генерирующего аэрозоль изделия в месте, расположенном дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата, так что аэрозоль, генерируемый из генерирующего аэрозоль субстрата во время использования, должен втягиваться через компонент управления нагревом при своем прохождении дальше по потоку к потребителю. Поэтому важно, чтобы компонент управления нагревом был выполнен с плавким элементом, имеющим такие форму и расположение, чтобы через этот компонент управления нагревом были обеспечены один или более каналов для потока воздуха. Таким образом, во время нормальной работы аэрозоль имеет возможность втягивания через каналы для потока воздуха, так что присутствие компонента управления нагревом не влияет на поток воздуха через генерирующее аэрозоль изделие и на доставку аэрозоля потребителю.
В случае, если генерирующее аэрозоль изделие перегревается, например, в несовместимом устройстве, так что плавкий элемент достигает своей пороговой температуры, этот плавкий элемент плавится с «активацией» компонента управления нагревом. Образованный расплавленный материал способен течь внутри компонента управления нагревом, и он будет течь таким образом, чтобы закупоривать каналы для потока воздуха. В результате закупорки каналов для потока воздуха расплавленным материалом RTD генерирующего аэрозоль изделия значительно повышается, предпочтительно до уровня свыше 1000 мм H2O, таким образом эффективно предотвращая дальнейшее использование генерирующего аэрозоль изделия. Активация компонента управления нагревом обычно будет необратимой, поскольку откупорка каналов для потока воздуха после плавления плавкого элемента будет невозможна.
«Пороговая температура» плавкого элемента соответствует температуре, при которой плавкий элемент будет переходить из твердого в расплавленное состояние, как описано выше. Обычно это будет соответствовать температуре плавления материала, используемого для выполнения плавкого элемента. Как более подробно описано ниже, пороговая температура плавкого элемента будет выбрана таким образом, чтобы она достигалась или превышалась лишь в случае перегрева генерирующего аэрозоль изделия, т.е. нагрева до уровня выше предусмотренного рабочего диапазона температуры. Следовательно, пороговая температура будет соответствовать температуре, достигаемой плавким элементом при нагреве генерирующего аэрозоль субстрата до уровня выше максимально необходимой температуры, определенной производителем.
Существует несколько возможных способов, с помощью которых компонент управления нагревом может быть выполнен таким образом, чтобы его активация происходила при необходимой пороговой температуре и чтобы каналы для потока воздуха эффективно закупоривались для предотвращения дальнейшего использования генерирующего аэрозоль изделия.
Для выполнения плавкого элемента должен быть выбран подходящий материал, имеющий надлежащую температуру плавления, которая исключает риск плавления плавкого элемента при нагреве плавкого элемента до уровня, находящегося в пределах нормального рабочего диапазона температуры, но при этом обеспечивает быстрое плавление плавкого элемента при нагреве генерирующего аэрозоль изделия до температуры выше данного диапазона.
Также должно быть выбрано необходимое положение компонента управления нагревом внутри генерирующего аэрозоль изделия. Надлежащее положение компонента управления нагревом будет в значительной степени зависеть от выбранного материала, так что обеспечивается возможность надлежащего задания пороговой температуры. Таким образом будет исключена непредусмотренная активация компонента управления нагревом во время нормального использования генерирующего аэрозоль изделия.
Обычно во время использования генерирующее аэрозоль изделие вставляют в генерирующее аэрозоль устройство таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат нагревается, непосредственно или опосредованно, с помощью нагревательного элемента внутри устройства. Температура внутри генерирующего аэрозоль изделия будет максимальной вблизи нагревательного элемента, и она будет уменьшаться на протяжении генерирующего аэрозоль изделия с увеличением расстояния от нагревательного элемента. Следовательно, соответствующая пороговая температура для плавкого элемента будет различной в зависимости от того, насколько далеко расположен компонент управления нагревом дальше по потоку от генерирующего аэрозоль субстрата. В частности, чем дальше по потоку от генерирующего аэрозоль субстрата расположен компонент управления нагревом, тем ниже будет необходимое пороговое значение температуры.
Температурный профиль внутри генерирующего аэрозоль изделия может быть легко измерен с использованием термопар, так что обеспечивается возможность определения надлежащей пороговой температуры для обеспечения активации компонента управления нагревом лишь в случае, если субстрат признан перегретым до уровня выше определенной максимальной температуры.
Форма и размер плавкого элемента могут быть выбраны с возможностью обеспечения наличия достаточного количества путей для потока воздуха для нормального использования генерирующего аэрозоль изделия, при одновременном обеспечении того, что при плавлении расплавленный материал будет иметь достаточный объем для эффективной закупорки каналов для потока воздуха.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения компонент управления нагревом содержит плавкий диск, имеющий поперечное сечение, по существу соответствующее поперечному сечению стержня из генерирующего аэрозоль субстрата, и содержащий одно или более отверстий, проходящих через указанный плавкий диск для обеспечения указанных одного или более продольных каналов для потока воздуха.
В контексте данного документа термин «диск» относится к плавкому элементу, который является сравнительно плоским, так что размер плавкого элемента в продольном направлении генерирующего аэрозоль изделия относительно мал по сравнению с его поперечными размерами. Использование плавкого элемента в форме диска предпочтительно означает, что плавкий элемент не занимает много места внутри генерирующего аэрозоль изделия.
Предпочтительно, плавкий диск имеет толщину по меньшей мере 1 миллиметр, причем толщина диска соответствует его размеру в продольном направлении генерирующего аэрозоль изделия. Предпочтительно, плавкий диск имеет толщину не более чем 10 миллиметров.
В таких вариантах осуществления плавкий диск может быть оснащен единственным отверстием для обеспечения одного продольного канала для потока воздуха через плавкий диск. Указанное единственное отверстие предпочтительно расположено по центру в диске. Указанное единственное отверстие может быть круглым или удлиненным, например представлять собой щель. В некоторых случаях удлиненное отверстие может легче закупориваться при плавлении плавкого элемента. Предпочтительно, указанное единственное отверстие имеет площадь поперечного сечения от приблизительно 3 квадратных миллиметров до приблизительно 30 квадратных миллиметров для обеспечения возможности достижения достаточного потока воздуха через компонент управления нагревом во время обычного использования.
В качестве альтернативы, плавкий диск может быть оснащен множеством разнесенных отверстий для обеспечения множества продольных каналов для потока воздуха через диск. Например, плавкий диск может быть оснащен отверстиями в количестве от приблизительно 2 до приблизительно 10. Такая компоновка множества разнесенных отверстий обеспечивает возможность того, чтобы общая площадь поперечного сечения каналов для потока воздуха была такой же, что и у единственного отверстия, однако меньшие отверстия обеспечивают возможность их более легкой и более быстрой закупорки при плавлении плавкого элемента в результате его нагрева до более высокой температуры, чем пороговая.
Предпочтительно, плавкий диск является самоподдерживающим компонентом, который может быть легко включен в нужное место вдоль генерирующего аэрозоль изделия. В таких вариантах осуществления диск может удерживаться на месте за счет фрикционной посадки в результате трения между наружными кромками диска и внутренней поверхностью окружающей обертки.
Компонент управления нагревом может состоять только из плавкого диска. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в очень простой конструкции компонента управления нагревом, что обеспечивает возможность его легкого включения в генерирующее аэрозоль изделие без существенного воздействия на общую конструкцию генерирующего аэрозоль изделия. В качестве альтернативы, плавкий диск может быть объединен с одним или более других компонентов с образованием компонента управления нагревом.
В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения компонент управления нагревом содержит центральную продольную полость, внутри которой установлен плавкий элемент таким образом, что вокруг этого плавкого элемента обеспечены один или более каналов для потока воздуха через указанную центральную полость. При плавлении плавкого элемента происходит закупорка центральной полости. Следовательно, в таких вариантах осуществления плавкий элемент имеет максимальный размер, который меньше, чем внутренний диаметр центральной полости, так что образовано пространство между наружными поверхностями плавкого элемента и внутренними поверхностями центральной полости для обеспечения одного или более каналов для потока воздуха.
В таких вариантах осуществления плавкий элемент компонента управления нагревом предпочтительно представляет собой сферическую гранулу или шарик, установленные внутри центральной полости. Сферическая гранула или шарик предпочтительно имеют диаметр меньше, чем поперечный диаметр центральной продольной полости. При плавлении гранулы или шарика при пороговой температуре они растекаются в поперечном направлении, так что центральная полость становится закупоренной, и протекание потока воздуха по существу предотвращается.
Поперечное растекание расплавленного шарика или гранулы с закупоркой центральной полости может происходить в результате капиллярного действия, особенно если диаметр центральной полости является сравнительно небольшим. В качестве альтернативы или дополнительно, в центральной полости могут быть обеспечены средства для содействия поперечному растеканию расплавленного материала из плавкого элемента. Например, внутри плавкого элемента может быть обеспечен поперечный экран из воздухопроницаемого материала, который содействует направлению расплавленного материала в поперечном направлении через центральную полость. Материал поперечного экрана должен быть выбран таким образом, чтобы присутствие экрана не влияло на проход аэрозоля через компонент управления нагревом во время нормального использования.
Центральная полость компонента управления нагревом может быть образована оберткой, окружающей по меньшей мере часть генерирующего аэрозоль изделия, такой как фицелла. В качестве альтернативы, компонент управления нагревом может дополнительно содержать полый трубчатый элемент, такой как полая ацетатная трубка, имеющий центральный канал, в котором обеспечен плавкий элемент.
Предпочтительно, внутренний диаметр центральной полости составляет от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 7 миллиметров.
Предпочтительно, длина центральной полости составляет от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 42 миллиметров.
Как описано выше, компонент управления нагревом генерирующих аэрозоль изделий согласно настоящему изобретению всегда обеспечен дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата.
В некоторых вариантах осуществления компонент управления нагревом может быть обеспечен непосредственно смежно с генерирующим аэрозоль субстратом, сразу же после него по потоку. В таких вариантах осуществления пороговая температура плавкого элемента должна быть сравнительно высокой ввиду вероятной близости к нагревательному элементу генерирующего аэрозоль устройства во время использования.
Предпочтительно, если компонент управления нагревом обеспечен смежно с генерирующим аэрозоль субстратом, то пороговая температура составляет по меньшей мере приблизительно 140 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 150 градусов Цельсия. В качестве альтернативы или дополнительно, пороговая температура в таких вариантах осуществления составляет менее чем примерно 200 градусов Цельсия, более предпочтительно менее чем примерно 180 градусов Цельсия. Таким образом обеспечивается, чтобы плавкий элемент был достаточно чувствителен к нагреву генерирующего аэрозоль субстрата до уровня выше максимальной необходимой температуры.
Следовательно, материалы для использования при выполнении плавкого элемента в таких вариантах осуществления предпочтительно имеют температуру плавления, которая находится в пределах данного предпочтительного диапазона пороговой температуры (от 140 градусов Цельсия до 200 градусов Цельсия). Например, плавкий элемент может быть выполнен из пластмассового материала с высокой температурой плавления, такого как полиэтилен или изотактический полипропилен. В качестве альтернативы, плавкий элемент может быть выполнен из кристаллического твердого вещества с температурой плавления в пределах указанного предпочтительного диапазона пороговой температуры, такого как глюкоза.
Генерирующие аэрозоль изделия обычно содержат полую ацетатную трубку, расположенную в непосредственной близости к генерирующему аэрозоль субстрату. В генерирующих аэрозоль изделиях согласно настоящему изобретению полая ацетатная трубка в этом положении может быть включена в качестве части компонента управления нагревом, как описано выше для вариантов осуществления, в которых плавкий элемент установлен внутри полого трубчатого элемента. В качестве альтернативы, компонент управления нагревом может заменять полую ацетатную трубку, например, в тех вариантах осуществления, в которых плавкий элемент обеспечен в форме диска, как описано выше.
В других вариантах осуществления настоящего изобретения компонент управления нагревом может быть отделен от генерирующего аэрозоль субстрата одним или более других компонентов генерирующего аэрозоль изделия. В этом случае потребуется плавкий элемент, имеющий более низкую пороговую температуру, поскольку расстояние между плавким элементом и генерирующим аэрозоль субстратом (и, следовательно, нагревательным элементом) увеличивается.
Компонент управления нагревом может быть расположен раньше по потоку относительно мундштука смежно с ним, обеспечивая мундштучный конец генерирующего аэрозоль изделия, например, между мундштуком и охлаждающим аэрозоль элементом, при его наличии. При такой компоновке пороговая температура должна быть значительно ниже, чем диапазон, определенный для вышеописанных вариантов осуществления, в которых компонент управления нагревом обеспечен смежно с генерирующим аэрозоль субстратом.
Предпочтительно, если компонент управления нагревом расположен смежно с мундштуком, то пороговая температура составляет по меньшей мере примерно 80 градусов Цельсия, более предпочтительно по меньшей мере примерно 100 градусов Цельсия и наиболее предпочтительно по меньшей мере 120 градусов Цельсия. В качестве альтернативы или дополнительно, пороговая температура в таких вариантах осуществления составляет менее чем примерно 150 градусов Цельсия, более предпочтительно менее чем примерно 140 градусов Цельсия. Таким образом обеспечивается, чтобы плавкий элемент был достаточно чувствительным для обнаружения перегрева генерирующего аэрозоль субстрата, несмотря на увеличенное расстояние между компонентом управления нагревом и генерирующим аэрозоль субстратом.
Следовательно, материалы для использования при выполнении плавкого элемента в таких вариантах осуществления предпочтительно имеют температуру плавления, которая находится в пределах данного предпочтительного диапазона пороговой температуры (от 80 градусов Цельсия до 140 градусов Цельсия). Например, плавкий элемент может быть выполнен из пластмассового материала с более низкой температурой плавления, такой как полиэтилен низкой плотности или микрокристаллический воск.
В целом, во всех вариантах осуществления настоящего изобретения плавкий элемент предпочтительно выполнен из материала, который может быть легко отформован с образованием требуемой формы и который обеспечивает подходящую температуру плавления в зависимости от положения компонента управления нагревом в генерирующем аэрозоль изделии, как описано выше. При комнатной температуре материал, образующий плавкий элемент, должен быть достаточно твердым, чтобы он сохранял свою форму и мог выдерживать типовые усилия, которым он будет подвергаться во время изготовления и нормального манипулирования. При плавлении материал, образующий плавкий элемент, должен быть способен течь через компонент управления нагревом для заполнения указанных каналов для потока воздуха. Скорость потока расплавленного материала должна быть достаточно высокой, чтобы компонент управления нагревом имел возможность сравнительно быстрого реагирования на перегрев генерирующего аэрозоль изделия.
В некоторых вариантах осуществления материал, образующий плавкий элемент, может быть покрыт герметизирующим слоем покрытия таким образом, чтобы предотвращалось вхождение данного материала в контакт с аэрозолем, проходящим через компонент управления нагревом во время нормального использования. Это защищает материал в случае, если без защиты он может быть чувствительным к влаге в аэрозоле. Герметизирующий слой покрытия, при его наличии, предпочтительно выполнен из гибкого материала, который обеспечивает возможность изменения формы плавкого элемента при плавлении с целью закупорки каналов для потока воздуха, как описано выше. Подходящие материалы для выполнения слоя покрытия известны специалистам и включают, например, металлическую фольгу.
Генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению могут содержать множество элементов, включая стержень из генерирующего аэрозоль субстрата и компонент управления нагревом, собранные внутри обертки, такой как сигаретная бумага.
Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата выполнен из образующего аэрозоль материала, особо предпочтительно представляющего собой гомогенизированный табачный материал.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табачный материал» включает любой табачный материал, полученный в результате агломерации частиц табачного материала. Листы или полотна из гомогенизированного табачного материала получают путем агломерации табачного материала в виде частиц, полученного путем измельчения или, в других случаях, превращения в порошок одного или обоих из пластинок табачного листа и черешков табачного листа. В дополнение, гомогенизированный табачный материал может содержать незначительное количество одного или более из табачной пыли, мелких табачных частиц и других табачных отходов в виде частиц, образующихся во время обработки, перемещения и отгрузки табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть изготовлены с помощью процессов литья, экструзии, изготовления бумаги или любых других подходящих процессов, известных в данной области техники.
В предпочтительных вариантах осуществления указанный стержень содержит один или более листов гомогенизированного табачного материала, которые собраны с образованием заглушки и окружены наружной оберткой. Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «лист» описывает пластинчатый элемент, ширина и длина которого значительно превышают его толщину. Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «собранный» описывает лист, который свернут, согнут или иным образом сжат или сужен в направлении, по существу поперечном продольной оси генерирующего аэрозоль изделия.
Предпочтительно, генерирующий аэрозоль субстрат содержит собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала. Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «текстурированный лист» описывает лист, который был гофрирован, подвергнут конгревному тиснению, подвергнут блинтовому тиснению, перфорирован или деформирован иным образом.
Использование текстурированного листа гомогенизированного табачного материала обеспечивает преимущество, состоящее в облегчении собирания листа гомогенизированного табачного материала для образования генерирующего аэрозоль субстрата.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать собранный текстурированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий множество разнесенных выемок, выступов, перфорационных отверстий или любую комбинацию вышеперечисленного.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления генерирующий аэрозоль субстрат содержит собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. Используемый в данном документе применительно к настоящему изобретению термин «гофрированный лист» описывает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Предпочтительно, когда генерирующее аэрозоль изделие собрано, указанные по существу параллельные складки или гофры проходят вдоль или параллельно продольной оси генерирующего аэрозоль изделия. Это содействует собиранию гофрированного листа гомогенизированного табачного материала с образованием генерирующего аэрозоль субстрата.
Тем не менее, следует понимать, что гофрированные листы гомогенизированного табачного материала для включения в генерирующие аэрозоль субстраты генерирующих аэрозоль изделий согласно настоящему изобретению могут, в качестве альтернативы или дополнительно, иметь множество по существу параллельных складок или гофров, которые расположены под острым или тупым углом к продольной оси генерирующего аэрозоль изделия, когда генерирующее аэрозоль изделие собрано.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут иметь содержание табака по меньшей мере приблизительно 40 процентов по весу в пересчете на сухой вес, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 50 процентов по весу в пересчете на сухой вес, более предпочтительно или по меньшей мере приблизительно 70 процентов по весу в пересчете на сухой вес, и наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 90 процентов по весу в пересчете на сухой вес.
Предпочтительно, листы гомогенизированного табачного материала содержат вещество для образования аэрозоля. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно вещество для образования аэрозоля. В качестве альтернативы, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать комбинацию из двух или более веществ для образования аэрозоля.
Подходящие вещества для образования аэрозоля известны в данной области техники и включают, но без ограничения: одноатомные спирты, такие как ментол; многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметил додекандиоат, диметил тетракандиоат, эритритол, 1,3-бутиленгликоль, тетраэтиленгликоль, триэтилцитрат, пропиленкарбонат, этиллаурат, триацетин, мезо-эритритол, диацетиновая смесь, диэтилсуберат, триэтилцитрат, бензилбензоат, бензилфенилацетат, этилваниллат, трибутирин, лаурилацетат, лауриловая кислота, миристиновая кислота и пропиленгликоль.
Предпочтительно, в листах гомогенизированного табачного материала содержание вещества для образования аэрозоля может составлять более 5 процентов в пересчете на сухой вес.
В листах гомогенизированного табачного материала содержание вещества для образования аэрозоля может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
В предпочтительном варианте осуществления в листах гомогенизированного табачного материала содержание вещества для образования аэрозоля может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении могут содержать одно или более внутренних связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или более наружных связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их комбинацию для содействия агломерации табака в виде частиц. В качестве альтернативы или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала для использования в генерирующем аэрозоль субстрате могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их комбинации.
Подходящие наружные связующие для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в настоящем изобретении известны в данной области техники и включают, но без ограничения: смолы, например такие, как гуаровая смола, ксантановая смола, гуммиарабик и смола из плодов рожкового дерева; целлюлозные связующие, например такие, как гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтидцеллюлоза, метилцеллюлоза и этилцеллюлоза; полисахариды, например такие, как крахмал; органические кислоты, такие как альгиновая кислота; соли оснований, сопряженных с органическими кислотами, такие как альгинат натрия, агар и пектины; и их комбинации.
Подходящие нетабачные волокна для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в генерирующем аэрозоль субстрате известны в данной области техники и включают, но без ограничения: целлюлозные волокна; волокна древесины мягких пород; волокна древесины твердых пород; джутовые волокна и их комбинации. Перед включением в листы гомогенизированного табачного материала для использования в генерирующем аэрозоль субстрате нетабачные волокна могут быть обработаны подходящими способами, известными в данной области техники, включая, но без ограничения: механическую переработку в пульпу; рафинирование; химическую переработка в пульпу; отбеливание; сульфатную переработку в пульпу; и их комбинации.
Листы гомогенизированного табака для использования в настоящем изобретении предпочтительно имеют ширину от приблизительно 70 мм до приблизительно 250 мм, например от приблизительно 120 мм до приблизительно 160 мм. Предпочтительно, толщина листов гомогенизированного табачного материала составляет от приблизительно 50 микрометров до приблизительно 300 микрометров, более предпочтительно от приблизительно 150 микрометров до приблизительно 250 микрометров.
Листы гомогенизированного табака для использования в генерирующем аэрозоль изделии согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены способами, известными в данной области техники, например способами, раскрытыми в международной патентной заявке WO-A-2012/164009 A2.
В предпочтительном варианте осуществления листы гомогенизированного табачного материала для использования в генерирующем аэрозоль изделии выполняют из суспензии, содержащей табак в виде частиц, гуаровую смолу, целлюлозные волокна и глицерин, с помощью процесса литья.
В качестве альтернативы использованию собранного листа гомогенизированного табачного материала согласно тому, как описано выше, генерирующий аэрозоль субстрат может быть выполнен из множества полосок или кусков листа гомогенизированного табачного материала. Например, генерирующий аэрозоль субстрат может быть выполнен из множества кусков гомогенизированного табачного материала, выровненных в продольном направлении, собранных вместе и свернутых с образованием стержня из генерирующего аэрозоль субстрата.
Указанные куски гомогенизированного табачного материала предпочтительно имеют длину от приблизительно 10 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 12 миллиметров до приблизительно 18 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 14 миллиметров до приблизительно 16 миллиметров, более предпочтительно 15 миллиметров. В качестве альтернативы или дополнительно, указанные куски гомогенизированного табачного материала предпочтительно имеют ширину от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 0,8 миллиметра.
Предпочтительно, плотность листа гомогенизированного табачного материала, из которого образованы указанные куски, составляет от приблизительно 500 до приблизительно 1500 миллиграмм на кубический сантиметр, более предпочтительно от приблизительно 800 до приблизительно 1200 миллиграмм на кубический сантиметр, более предпочтительно от приблизительно 900 до приблизительно 1100 миллиграмм на кубический сантиметр и наиболее предпочтительно от приблизительно 900 до приблизительно 970 миллиграмм на кубический сантиметр.
Предпочтительно, объемная плотность указанных кусков гомогенизированного табачного материала в субстрате, генерирующем аэрозоль, составляет от приблизительно 0,4 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,8 грамма на кубический сантиметр, предпочтительно от приблизительно 0,5 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,7 грамма на кубический сантиметр и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,65 грамма на кубический сантиметр до приблизительно 0,67 грамма на кубический сантиметр.
Как описано выше, гомогенизированный табачный материал может быть образован путем литья пульпы. В качестве альтернативы, гомогенизированный табачный материал может быть образован другим подходящим способом, например таким, как способ экструзии.
Предпочтительно, генерирующий аэрозоль субстрат представляет собой стержень из гомогенизированного табачного материала, окруженный оберткой, причем обертка обеспечена вокруг гомогенизированного табачного материала в контакте с ним. Указанная обертка может быть выполнена из любого пригодного листового материала, который может быть обернут вокруг гомогенизированного табачного материала с образованием генерирующего аэрозоль субстрата. Обертка может быть пористой или непористой. Предпочтительно, обертка представляет собой бумажную обертку, но в качестве альтернативы обертка может быть выполнена не из бумаги.
Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата предпочтительно имеет наружный диаметр, приблизительно равный наружному диаметру генерирующего аэрозоль изделия.
Предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет наружный диаметр по меньшей мере 5 миллиметров. Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет наружный диаметр 7,2 миллиметра с точностью до 10 процентов.
Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата может иметь длину от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 15 мм. В одном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата может иметь длину приблизительно 10 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет длину приблизительно 12 миллиметров.
Предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет по существу постоянное поперечное сечение вдоль длины стержня. Особо предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет по существу круглое поперечное сечение.
Генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению предпочтительно содержат один или более элементов, в дополнение к указанным стержню генерирующего аэрозоль субстрата и компоненту управления нагревом. Например, генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению также могут содержать по меньшей мере одно из следующего: мундштук, элемент охлаждения аэрозоля и опорный элемент, такой как полая ацетатная трубка. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления генерирующее аэрозоль изделие в линейной последовательной конфигурации содержит стержень из генерирующего аэрозоль субстрата, описанный выше, опорный элемент, расположенный по потоку сразу же после генерирующего аэрозоль субстрата, элемент охлаждения аэрозоля, расположенный дальше потоку относительно опорного элемента, и наружную обертку, окружающую указанные стержень, опорный элемент и элемент охлаждения аэрозоля. Компонент управления нагревом обеспечен в определенном месте раньше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления компонент управления нагревом может заменять опорный элемент.
Генерирующие аэрозоль системы согласно настоящему изобретению содержат генерирующее аэрозоль изделие, подробно описанное выше, в сочетании с генерирующим аэрозоль устройством, которое выполнено с возможностью размещения в нем расположенного раньше по потоку конца генерирующего аэрозоль изделия во время курения. Генерирующее аэрозоль устройство содержит нагревательный элемент, который выполнен с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата с целью генерирования аэрозоля во время использования. Предпочтительно, нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в генерирующий аэрозоль субстрат при вставке генерирующего аэрозоль изделия, внутрь генерирующего аэрозоль устройства. Например, нагревательный элемент предпочтительно присутствует в виде нагревательного лезвия.
Нагревательный элемент управляется во время использования таким образом, чтобы он работал в определенном диапазоне рабочих температур, который ниже максимальной рабочей температуры. Плавкий элемент генерирующего аэрозоль изделия выполнен таким образом, что пороговая температура не будет достигнута во время нормального использования генерирующего аэрозоль изделия в генерирующем аэрозоль устройстве с нагревательным элементом, работающим при температуре ниже максимальной рабочей температуры. Таким образом обеспечивается, чтобы при совместном использовании генерирующего аэрозоль изделия и генерирующего аэрозоль устройства плавкий элемент не активировался во время нормального использования.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство также содержит кожух, электрический источник питания, соединенный с нагревательным элементом, и элемент управления, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания на нагревательный элемент.
Подходящие генерирующие аэрозоль устройства для использования в генерирующей аэрозоль системе согласно настоящему изобретению описаны в WO-A-2013/098405.
Настоящее изобретение будет далее дополнительно описано со ссылками на фигуры, на которых:
на ФИГ. 1 показан схематический вид в продольном сечении генерирующего аэрозоль изделия согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на ФИГ. 2a и 2b показан вид в перспективе плавкого элемента генерирующего аэрозоль изделия по ФИГ. 1 до и после активации компонента управления нагревом соответственно;
на ФИГ. 3a и 3b показаны альтернативные плавкие элементы для использования в генерирующем аэрозоль изделии по ФИГ. 1;
на ФИГ. 4 показан схематический вид в продольном сечении генерирующего аэрозоль изделия согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на ФИГ. 5 показано генерирующее аэрозоль изделие по ФИГ. 4 после активации компонента управления нагревом;
на ФИГ. 6 показан схематический вид в продольном сечении генерирующего аэрозоль изделия согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
на ФИГ. 7 показано генерирующее аэрозоль изделие по ФИГ. 6 после активации компонента управления нагревом;
на ФИГ. 8 показан схематический вид в поперечном сечении генерирующей аэрозоль системы, содержащей генерирующее аэрозоль устройство и генерирующее аэрозоль изделие согласно настоящему изобретению; и
на ФИГ. 9 показан схематический вид в поперечном сечении электрически нагреваемого генерирующего аэрозоль устройства по ФИГ. 8.
Генерирующее аэрозоль изделие 10, показанное на ФИГ. 1, содержит четыре выровненных по оси элемента: генерирующий аэрозоль субстрат 20, компонент 30 управления нагревом, элемент 40 охлаждения аэрозоля и мундштук 50. Каждый из четырех указанных элементов окружен соответствующей фицеллой (не показана). Четыре указанных элемента расположены последовательно и окружены наружной оберткой 60 с образованием генерирующего аэрозоль изделия 10. Генерирующее аэрозоль изделие 10 имеет ближний или мундштучный конец 70, который пользователь вводит в свой рот во время использования, и дальний конец 80, представляющий собой конец генерирующего аэрозоль изделия 10, противоположный мундштучному концу 70.
При использовании воздух втягивается пользователем через генерирующее аэрозоль изделие от дальнего конца 80 к мундштучному концу 70. Дальний конец 80 генерирующего аэрозоль изделия также может быть описан как расположенный раньше по потоку конец генерирующего аэрозоль изделия 10, а мундштучный конец 70 генерирующего аэрозоль изделия 10 также может быть описан как расположенный дальше по потоку конец генерирующего аэрозоль изделия 10. Элементы генерирующего аэрозоль изделия 10, расположенные между мундштучным концом 70 и дальним концом 80, могут быть описаны как расположенные раньше по потоку относительно мундштучного конца 70 или, в качестве альтернативы, как расположенные дальше по потоку относительно дальнего конца 80.
Генерирующий аэрозоль субстрат 20 расположен на самом дальнем или расположенном раньше по потоку конце генерирующего аэрозоль изделия 10. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, генерирующий аэрозоль субстрат 20 содержит собранный лист гофрированного гомогенизированного табачного материала, окруженный оберткой. Гофрированный лист гомогенизированного табачного материала содержит глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля.
Опорный элемент 30 расположен по потоку непосредственно после генерирующего аэрозоль субстрата 20 и упирается в генерирующий аэрозоль субстрат 20. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, компонент 30 управления нагревом состоит из плавкого диска 32, поперечное сечение которого по существу соответствует поперечному сечению генерирующего аэрозоль субстрата 20.
На ФИГ. 2a показан плавкий диск 32 перед активацией компонента 30 управления нагревом. Как показано на ФИГ. 2a, плавкий диск 32 содержит одно центральное отверстие 34, имеющее круглую форму с диаметром приблизительно 4 миллиметра. Центральное отверстие 34 обеспечивает канал для потока воздуха через плавкий диск. Плавкий диск 32 выполнен из плавкого материала, имеющего температуру плавления приблизительно 150 градусов Цельсия, так что пороговая температура, при которой происходит активация компонента управления нагревом, составляет приблизительно 150 градусов Цельсия.
Если на компоненте 30 управления нагревом превышена пороговая температура 150 градусов Цельсия вследствие перегрева генерирующего аэрозоль изделия 10, то произойдет активация компонента 30 управления нагревом и плавление плавкого диска 32. Образовавшийся в результате этого расплавленный материал потечет в поперечном направлении для закупорки единственного центрального отверстия 34. На ФИГ. 2b показан плавкий диск 32 после активации компонента 30 управления нагревом, с закупоренным единственным центральным отверстием 34, так что по существу предотвращено протекание потока воздуха через плавкий диск 34, и дальнейшее использование генерирующего аэрозоль изделия 10 невозможно.
В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, компонент 30 управления нагревом дополнительно действует как опорный элемент для размещения генерирующего аэрозоль субстрата 20 на самом дальнем конце 80 генерирующего аэрозоль изделия 10, так что обеспечивается возможность проникновения в субстрат нагревательного элемента генерирующего аэрозоль изделия. Как дополнительно описано ниже, опорный элемент предусмотрен для предотвращения смещения генерирующего аэрозоль субстрата 20 дальше по потоку внутри генерирующего аэрозоль изделия 10 в направлении элемента 40 охлаждения аэрозоля при вставке нагревательного элемента генерирующего аэрозоль устройства в генерирующий аэрозоль субстрат 20. Опорный элемент также действует в качестве разделителя для отделения элемента 40 охлаждения аэрозоля в генерирующем аэрозоль изделии 10 от генерирующего аэрозоль субстрата 20.
Элемент 40 охлаждения аэрозоля расположен по потоку непосредственно после компонента 30 управления нагревом и упирается в плавкий диск 32. При использовании летучие вещества, выделяющиеся из генерирующего аэрозоль субстрата 20, проходят вдоль элемента 40 охлаждения аэрозоля в направлении мундштучного конца 70 генерирующего аэрозоль изделия 10. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 40 охлаждения аэрозоля с образованием аэрозоля, который вдыхается пользователем. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, элемент 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 охлаждения аэрозоля.
Мундштук 50 расположен по потоку непосредственно после элемента 40 охлаждения аэрозоля и упирается в элемент 40 охлаждения аэрозоля. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, мундштук 50 содержит обычный фильтр из ацетилцеллюлозного жгута с низкой эффективностью фильтрации.
Для сборки генерирующего аэрозоль изделия 10 четыре вышеописанных элемента выравнивают и плотно обертывают наружной оберткой 60. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 1, наружная обертка 60 представляет собой обычную сигаретную бумагу. Дальний концевой участок наружной обертки 60 генерирующего аэрозоль изделия 10 окружен полосой ободковой бумаги (не показана).
На ФИГ. 3a показан альтернативный плавкий диск 32a для использования в качестве компонента 30 управления нагревом в генерирующем аэрозоль изделии 10, показанном на ФИГ. 1. Плавкий диск 32a схож по конструкции и функционированию с плавким диском 32, описанным выше и выполнен из схожего материала. Однако в плавком диске 32а, показанном на ФИГ. 3а, единственное центральное отверстие 34а имеет удлиненную овальную форму.
На ФИГ. 3b показан еще один альтернативный плавкий диск 32b для использования в качестве компонента 30 управления нагревом в генерирующем аэрозоль изделии 10, показанном на ФИГ. 1. Плавкий диск 32b схож по конструкции и функционированию с плавким диском 32, описанным выше, и выполнен из схожего материала. Однако в плавком диске 32b, показанном на ФИГ. 3b, обеспечены три разнесенных отверстия 34b, каждое из которых имеет круглую форму с диаметром приблизительно 1,5 миллиметра.
На ФИГ. 4 показано генерирующее аэрозоль изделие 110 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующее аэрозоль изделие 110 схоже по конструкции с генерирующим аэрозоль изделием 10, показанным на ФИГ. 1 и описанным выше, за исключением того, что генерирующее аэрозоль изделие 110 содержит компонент 130 управления нагревом, конструкция которого отлична от той, которая описана выше. Все остальные компоненты генерирующего аэрозоль изделия 110 являются такими же, что и описанные выше в отношении генерирующего аэрозоль изделия 10, показанного на ФИГ. 1, и для них использованы такие же ссылочные номера.
Компонент 130 управления нагревом в генерирующем аэрозоль изделии 110, показанном на ФИГ. 4, содержит трубчатый опорный элемент 132 в виде полой ацетатной трубки, имеющей проходящий через нее центральный продольный канал 134. Трубчатый опорный элемент 132 упирается в расположенный дальше по потоку конец генерирующего аэрозоль субстрата 20 и имеет наружный диаметр, по существу соответствующий наружному диаметру генерирующего аэрозоль субстрата 132. Трубчатый опорный элемент 132 действует как опорный элемент внутри генерирующего аэрозоль изделия 110, как описано выше в отношении генерирующего аэрозоль изделия 10.
Внутри продольного канала 134 трубчатого опорного элемента 132 установлен плавкий элемент в форме сферической гранулы 136, выполненной из плавкого материала, имеющего температуру плавления приблизительно 150 градусов Цельсия. На ФИГ. 4 показан компонент 130 управления нагревом перед активацией. Как показано на фигуре, сферическая гранула 136 имеет диаметр, который меньше внутреннего диаметра продольного канала 134 трубчатого опорного элемента 132, так что вокруг сферической гранулы 136 образованы пустоты для обеспечения возможности протекания потока воздуха через продольный канал 134.
Если на элементе 130 управления нагревом превышена пороговая температура 150 градусов Цельсия вследствие перегрева генерирующего аэрозоль изделия 110, то произойдет активация компонента 130 управления нагревом и плавление сферической гранулы 136. Образовавшийся в результате этого расплавленный материал потечет в поперечном направлении с образованием сплющенного диска, который закупоривает продольный канал 134 трубчатого опорного элемента. На ФИГ. 5 показано генерирующее аэрозоль изделие 110 после активации компонента 130 управления нагревом, с продольным каналом 134, закупоренным посредством расплавленного материала сферической гранулы 136, так что по существу предотвращено протекание потока воздуха через трубчатый опорный элемент 132, и дальнейшее использование генерирующего аэрозоль изделия 110 невозможно.
На ФИГ. 6 показано генерирующее аэрозоль изделие 210 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, в котором компонент 230 управления нагревом обеспечен в другом месте по сравнению с вышеописанными генерирующими аэрозоль изделиями, Генерирующее аэрозоль изделие 210 содержит пять выровненных по оси элементов: генерирующий аэрозоль субстрат 220, опорный элемент 260, элемент 240 охлаждения аэрозоля, компонент 230 управления нагревом и мундштук 250. Каждый из пяти указанных элементов окружен соответствующей фицеллой (не показана). Пять указанных элементов расположены последовательно и окружены наружной оберткой 60 с образованием генерирующего аэрозоль изделия 210.
Генерирующий аэрозоль субстрат 220, элемент 240 охлаждения аэрозоля и мундштук 250 соответствуют генерирующему аэрозоль субстрату 20, элементу 40 охлаждения аэрозоля и мундштуку 50 генерирующего аэрозоль изделия 10, описанного выше. Опорный элемент 260 выполнен в виде полой ацетилцеллюлозной трубки, расположенной по потоку непосредственно после генерирующего аэрозоль субстрата 220, и он обеспечивает функции, описанные выше в отношении генерирующего аэрозоль изделия 10.
В генерирующем аэрозоль изделии 210 по ФИГ. 6 компонент 230 управления нагревом обеспечен еще дальше по потоку, чем в вышеописанных первом и втором вариантах осуществления, между элементом 240 охлаждения аэрозоля и мундштуком 250. Компонент 230 управления нагревом содержит полость 234, образованную наружным слоем фицеллы (не показано), окружающей генерирующее аэрозоль изделие 210 в месте, где находится компонент 230 управления нагревом.
Внутри полости 234 установлен плавкий элемент в форме сферической гранулы 236, выполненной из плавкого материала с температурой плавления приблизительно 120 градусов Цельсия. Следовательно, пороговая температура компонента 230 управления нагревом составляет приблизительно 120 градусов, что ниже, чем в вышеописанных первом и втором вариантах осуществления, вследствие расположения компонента 230 управления нагревом дальше от генерирующего аэрозоль субстрата 220.
На ФИГ. 6 показан компонент 230 управления нагревом перед активацией. Как показано на фигуре, сферическая гранула 236 имеет диаметр значительно меньше, чем внутренний диаметр полости 234, так что вокруг сферической гранулы 236 образованы пустоты для обеспечения возможности протекания потока воздуха через полость 234.
Если на компоненте 230 управления нагревом превышена пороговая температура 120 градусов Цельсия вследствие перегрева генерирующего аэрозоль изделия 210, произойдет активация компонента 230 управления нагревом и плавление сферической гранулы 236. Образовавшийся в результате этого расплавленный материал потечет в поперечном направлении с образованием сплющенного диска, который закупоривает полость 234. На ФИГ. 7 показано генерирующее аэрозоль изделие 210 после активации компонента 230 управления нагревом, с полостью 234, закупоренной расплавленным материалом сферической гранулы 236, так что по существу предотвращено протекание потока воздуха через указанную полость, и дальнейшее использование генерирующего аэрозоль изделия 210 невозможно.
Генерирующие аэрозоль изделия, показанные на вышеописанных фигурах, выполнены с возможностью взаимодействия с генерирующим аэрозоль устройством, содержащим нагревательный элемент, с целью потребления пользователем. В процессе использования нагревательный элемент устройства, генерирующего аэрозоль, нагревает субстрат 20, генерирующий аэрозоль, изделия 10, генерирующего аэрозоль, до температуры, достаточной для образования аэрозоля, который втягивается дальше по ходу потока через изделие 10, генерирующее аэрозоль, и вдыхается пользователем.
На ФИГ. 8 показана часть генерирующей аэрозоль системы 300, содержащей генерирующее аэрозоль устройство 310 и генерирующее аэрозоль изделие 10 согласно первому варианту осуществления, описанному выше и показанному на ФИГ. 1. Следует понимать, что генерирующее аэрозоль устройство 310 может использоваться в комбинации с альтернативным генерирующим аэрозоль изделием согласно настоящему изобретению, например, согласно любому из других вариантов осуществления, описанных выше и показанных на фигурах.
Генерирующее аэрозоль устройство 310 содержит нагревательный элемент 320. Как показано на ФИГ. 8, нагревательный элемент 320 установлен внутри камеры для размещения генерирующего аэрозоль изделия в генерирующем аэрозоль устройстве 310. При использовании пользователь вставляет генерирующее аэрозоль изделие 10 в камеру для размещения генерирующего аэрозоль изделия в генерирующем аэрозоль устройстве 310 таким образом, что нагревательный элемент 320 непосредственно вставляется в генерирующий аэрозоль субстрат 20 генерирующего аэрозоль изделия 10, как показано на ФИГ. 8. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 8, нагревательный элемент 320 генерирующего аэрозоль устройства 310 представляет собой нагревательное лезвие.
Генерирующее аэрозоль устройство 310 содержит источник питания и электронику (показаны на ФИГ. 3), которые обеспечивают возможность приведения в действие нагревательного элемента 320. Такое приведение в действие может быть осуществлено вручную, или оно может происходить автоматически в ответ на затяжку, осуществляемую пользователем на генерирующем аэрозоль изделии 10, вставленном в камеру для размещения генерирующего изделия в генерирующем аэрозоль устройстве 310. В генерирующем аэрозоль устройстве выполнено множество отверстий для обеспечения возможности протекания воздуха к генерирующему аэрозоль изделию 10, причем направление потока воздуха показано стрелками на ФИГ. 8.
Плавкий диск 32 компонента 30 управления нагревом генерирующего аэрозоль изделия 10 действует как опорный элемент для противодействия усилию проникновения, создаваемому генерирующим аэрозоль изделием 10 во время вставки нагревательного элемента 320 генерирующего аэрозоль устройства 310 в генерирующий аэрозоль субстрат 20. Таким образом плавкий диск 32 препятствует перемещению генерирующего аэрозоль субстрата 20 дальше по потоку внутри генерирующего аэрозоль изделия 10 во время вставки нагревательного элемента 320 генерирующего аэрозоль устройства 310 в генерирующий аэрозоль субстрат 20.
После того, как внутренний нагревательный элемент 320 вставлен в генерирующий аэрозоль субстрат 20 генерирующего аэрозоль изделия 10 и нагревательный элемент 320 приведен в действие, генерирующий аэрозоль субстрат 20 генерирующего аэрозоль изделия 10 нагревается до температуры приблизительно 350 градусов Цельсия с помощью нагревательного элемента 320 генерирующего аэрозоль устройства 310. При этой температуре происходит эмиссия летучих соединений из генерирующего аэрозоль субстрата 20 генерирующего аэрозоль изделия 10. При осуществлении пользователем затяжки на мундштучном конце 70 генерирующего аэрозоль изделия 10 летучие соединения, выделяющиеся из генерирующего аэрозоль субстрата 20, втягиваются дальше по потоку через генерирующее аэрозоль изделие 10 и конденсируются с образованием аэрозоля, который втягивается через мундштук 50 генерирующего аэрозоль изделия 10 в рот пользователя.
При прохождении аэрозоля дальше по потоку через элемент 40 охлаждения аэрозоля температура аэрозоля снижается вследствие передачи тепловой энергии от аэрозоля на элемент 40 охлаждения аэрозоля. При поступлении аэрозоля в элемент 40 охлаждения аэрозоля температура аэрозоля составляет приблизительно 60 градусов Цельсия. Вследствие охлаждения внутри элемента 40 охлаждения аэрозоля температура аэрозоля на выходе из элемента охлаждения аэрозоля составляет приблизительно 40 градусов Цельсия.
На ФИГ. 9 компоненты генерирующего аэрозоль устройства 310 показаны в упрощенном виде. В частности, компоненты генерирующего аэрозоль устройства 310 на ФИГ. 9 показаны не в масштабе. Компоненты, которые несущественны для понимания данного варианта осуществления, отсутствуют для упрощения ФИГ. 9.
Как показано на ФИГ. 9, генерирующее аэрозоль устройство 310 содержит кожух 330. Внутри расположенной в кожухе 330 камеры для размещения генерирующего аэрозоль изделия установлен нагревательный элемент 320. Генерирующее аэрозоль изделие 10 (показано пунктирными линиями на ФИГ. 9) вставляют в расположенную внутри кожуха 330 генерирующего аэрозоль устройства 310 камеру для размещения генерирующего аэрозоль изделия, таким образом, чтобы нагревательный элемент 320 непосредственно был вставлен в генерирующий аэрозоль субстрат 20 генерирующего аэрозоль изделия 10.
Внутри кожуха 330 находится источник 340 электроэнергии, например перезаряжаемая литий-ионная батарея. Контроллер 350 соединен с нагревательным элементом 320, источником 340 электроэнергии и интерфейсом 360 пользователя, например кнопкой или дисплеем. Контроллер 350 управляет подачей питания на нагревательный элемент 320 с целью регулирования его температуры.
Во время этого нормального использования генерирующих аэрозоль изделий согласно настоящему изобретению с совместимым генерирующим аэрозоль устройством 310, показанным на ФИГ. 8 и 9, компонент управления нагревом внутри генерирующего аэрозоль изделия не подвергается воздействию, и аэрозоль имеет возможность прохождения через каналы для потока воздуха в плавком элементе, как описано выше.
В случае, если генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению используются с несовместимым устройством и перегреваются до температуры, превышающей предпочтительную максимальную рабочую температуру, указанный компонент управления нагревом будет активирован при достижении заданной пороговой температуры. Как описано выше в отношении указанных отдельных вариантов осуществления, активация компонента управления нагревом приводит к плавлению плавкого элемента. Образованный в результате этого расплавленный материал течет внутри компонента управления нагревом с закупоркой любых каналов для потока воздуха с помощью компонента управления нагревом. Следовательно, после активации компонента управления нагревом дальнейшее использование генерирующего аэрозоль изделия будет невозможно.
Таким образом, включение компонента управления нагревом в генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению обеспечивает эффективные средства защиты потребителя от использования генерирующего аэрозоль изделия непредусмотренным образом в несовместимом устройстве.
1. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие, предназначенное для использования с генерирующим аэрозоль устройством, имеющим нагревательный элемент, и содержащее стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; компонент управления нагревом, расположенный дальше по потоку относительно указанного стержня из генерирующего аэрозоль субстрата и содержащий плавкий элемент, расположенный внутри компонента управления нагревом таким образом, что обеспечены один или более продольных каналов для потока воздуха через компонент управления нагревом, причем указанный плавкий элемент выполнен с возможностью плавления при нагреве до температуры выше пороговой температуры, так что при плавлении плавкого элемента происходит закупорка указанных одного или более продольных каналов через компонент управления нагревом, и таким образом по существу предотвращается протекание потока воздуха через генерирующее аэрозоль изделие.
2. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 1, в котором плавкий элемент компонента управления нагревом содержит плавкий диск, имеющий поперечное сечение, по существу соответствующее поперечному сечению стержня из генерирующего аэрозоль субстрата, и содержащий одно или более отверстий, проходящих через плавкий диск, для обеспечения одного или более продольных каналов для потока воздуха.
3. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 2, в котором плавкий диск содержит единственное отверстие для обеспечения единственного продольного канала для потока воздуха через плавкий диск.
4. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 2, в котором плавкий диск содержит множество разнесенных отверстий для обеспечения множества продольных каналов для потока воздуха через указанный диск.
5. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 1, в котором компонент управления нагревом содержит центральную продольную полость, внутри которой установлен плавкий элемент таким образом, что обеспечены один или более продольных каналов для потока воздуха через центральную продольную полость вокруг плавкого элемента, причем при плавлении плавкого элемента происходит закупорка указанной центральной продольной полости.
6. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 5, в котором плавкий элемент имеет форму сферической гранулы, диаметр которой меньше, чем поперечный диаметр центральной продольной полости компонента управления нагревом.
7. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп. 5 или 6, в котором центральная продольная полость образована фицеллой, окружающей по меньшей мере часть генерирующего аэрозоль изделия.
8. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп. 5 или 6, в котором компонент управления нагревом дополнительно содержит полый трубчатый элемент, имеющий центральный канал, образующий центральную продольную полость, в которой установлен плавкий элемент.
9. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором компонент управления нагревом обеспечен смежно с генерирующим аэрозоль субстратом, причем пороговая температура, при которой плавится плавкий элемент, составляет по меньшей мере 140°С.
10. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 9, в котором плавкий элемент выполнен из пластмассового материала с температурой плавления по меньшей мере 140°С.
11. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 9, в котором плавкий элемент выполнен из кристаллического твердого вещества, имеющего температуру плавления по меньшей мере 140°С.
12. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из пп. 1-8, в котором генерирующее аэрозоль изделие дополнительно содержит мундштук на мундштучном конце, причем компонент управления нагревом обеспечен смежно с мундштуком, и пороговая температура, при которой плавится плавкий элемент, составляет по меньшей мере 80°С.
13. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по п. 12, в котором плавкий элемент выполнен из микрокристаллического воска с температурой плавления по меньшей мере 80°С.
14. Нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором плавкий элемент герметизирован внутри гибкого внешнего слоя покрытия.
15. Генерирующая аэрозоль система, содержащая
генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов;
генерирующее аэрозоль устройство, выполненное с возможностью размещения в нем генерирующего аэрозоль изделия и содержащее нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева стержня из генерирующего аэрозоль субстрата во время использования, причем управление нагревательным элементом во время использования осуществляется таким образом, что он работает при температуре ниже максимальной рабочей температуры,
и плавкий элемент генерирующего аэрозоль изделия выполнен таким образом, что пороговая температура не превышается во время использования генерирующей аэрозоль системы с нагревательным элементом, работающим при температуре ниже максимальной рабочей температуры.
