RU2791975C2 - Aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly and a cartridge for an aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly - Google Patents
Aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly and a cartridge for an aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791975C2 RU2791975C2 RU2019118674A RU2019118674A RU2791975C2 RU 2791975 C2 RU2791975 C2 RU 2791975C2 RU 2019118674 A RU2019118674 A RU 2019118674A RU 2019118674 A RU2019118674 A RU 2019118674A RU 2791975 C2 RU2791975 C2 RU 2791975C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater assembly
- cartridge
- electrically conductive
- liquid
- capillary material
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 119
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 104
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 227
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 46
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 23
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 19
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 10
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 5
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001007 puffing effect Effects 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 4
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000019506 cigar Nutrition 0.000 description 3
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 3
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010964 304L stainless steel Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000002386 air freshener Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 1
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 1
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000012858 resilient material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системам, генерирующим аэрозоль, которые содержат нагреватель в сборе, который подходит для испарения жидкости. В частности, изобретение относится к удерживаемым рукой системам, генерирующим аэрозоль, таким как электрически управляемые курительные системы.The present invention relates to aerosol generating systems that include a heater assembly that is suitable for vaporizing a liquid. In particular, the invention relates to hand held aerosol generating systems such as electrically controlled smoking systems.
Одним типом системы, генерирующей аэрозоль, является электрически управляемая курительная система. Известны удерживаемые рукой электрически управляемые курительные системы, состоящие из части устройства, содержащей батарею и управляющую электронику, и части картриджа, содержащей источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель. Картридж, содержащий как источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, так и испаритель, иногда называется «картриджем-распылителем». Испаритель, как правило, содержит катушку из проволоки нагревателя, намотанной на удлиненный фитиль, пропитанный жидким субстратом, образующим аэрозоль. Часть картриджа, как правило, содержит не только источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель, но также мундштук, через который при использовании пользователь делает затяжку для втягивания аэрозоля в свой рот.One type of aerosol generating system is an electrically controlled smoking system. Hand-held electrically controlled smoking systems are known, consisting of a device part containing a battery and control electronics, and a cartridge part containing an aerosol-forming substrate supply source and an electrically controlled vaporizer. A cartridge containing both an aerosolizing substrate supply and an evaporator is sometimes referred to as a "nebulizer cartridge". The evaporator typically comprises a coil of heater wire wound around an elongated wick impregnated with an aerosol-forming liquid substrate. The cartridge portion typically includes not only a source of aerosol-forming substrate and an electrically controlled vaporizer, but also a mouthpiece through which, in use, the user puffs to draw the aerosol into their mouth.
Тем не менее, данная компоновка имеет недостаток, который заключается в том, что картриджи являются относительно дорогими для производства. Это имеет место, потому что изготовление фитиля и катушки в сборе является сложным. Также, электрические контакты между катушкой из проволоки нагревателя и электрическими контактами, через которые электрический ток подается от части устройства, должны быть аккуратно обработаны во время изготовления. Кроме того, данные картриджи включают мундштучную часть для защиты нежесткого фитиля и катушки в сборе во время транспортировки. Но включение полного и надежного мундштука в каждый картридж означает, что каждый картридж будет иметь высокие материальные затраты.However, this arrangement has the disadvantage that the cartridges are relatively expensive to manufacture. This is because the manufacture of the wick and spool assembly is complex. Also, the electrical contacts between the wire coil of the heater and the electrical contacts through which electrical current is supplied from the device part must be carefully processed during manufacture. In addition, these cartridges include a mouthpiece to protect the flexible wick and coil assembly during shipping. But the inclusion of a complete and reliable mouthpiece in each cartridge means that each cartridge will have a high material cost.
Необходимо предоставить нагреватель в сборе, подходящий для системы, генерирующей аэрозоль, такой как удерживаемая рукой электрически управляемая курительная система, который является недорогим для производства и надежным. Дополнительно необходимо предоставить нагреватель в сборе, который эффективнее предыдущих нагревателей в сборе в системах, генерирующих аэрозоль.It is necessary to provide a heater assembly suitable for an aerosol generating system such as a hand-held electrically controlled smoking system that is inexpensive to manufacture and reliable. Additionally, a heater assembly must be provided that is more efficient than previous heater assemblies in aerosol generating systems.
В первом аспекте предоставлена система, генерирующая аэрозоль, включающая:In a first aspect, an aerosol generating system is provided, including:
часть для хранения жидкости, содержащую корпус, удерживающий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, при этом корпус имеет отверстие; иa liquid storage portion comprising a housing holding a liquid substrate forming an aerosol, the housing having an opening; And
проницаемый для жидкости нагреватель в сборе, содержащий множество электрически проводящих нитей, при этом проницаемый для жидкости нагреватель в сборе прикреплен к корпусу и продолжается поперек отверстия корпуса.a liquid-permeable heater assembly comprising a plurality of electrically conductive filaments, the liquid-permeable heater assembly being attached to the housing and extending across the opening of the housing.
Предоставление нагревателя в сборе, который продолжается поперек отверстия части для хранения жидкости, обеспечивает надежную конструкцию, которая является относительно простой для изготовления. Данная компоновка обеспечивает большую площадь контакта между нагревателем в сборе и жидким субстратом, образующим аэрозоль. Корпус может являться жестким корпусом. В данном контексте «жесткий корпус» означает самонесущий корпус. Жесткий корпус части для хранения жидкости предпочтительно предоставляет механическую опору для нагревателя в сборе. Нагреватель в сборе может являться по существу плоским, что обеспечивает простое изготовление. В данном контексте «по существу плоский» означает образованный первоначально в одной плоскости и не обернутый вокруг или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. Геометрически термин «по существу плоская» компоновка электрически проводящих нитей используется для обозначения компоновки электрически проводящих нитей, которая имеет форму по существу двухмерного топологического многообразия. Таким образом, по существу плоская компоновка электрически проводящих нитей продолжается в двух измерениях вдоль поверхности по существу дальше, чем в третьем измерении. В частности, размеры по существу плоской компоновки нитей в двух измерениях в пределах поверхности по меньшей мере в 5 раз превышают размер в третьем измерении, перпендикулярном поверхности. Примером по существу плоской компоновки нитей является структура между двумя по существу воображаемыми параллельными поверхностями, при этом расстояние между данными двумя воображаемыми поверхностями по существу меньше, чем протяженность в пределах плоскостей. В некоторых вариантах осуществления по существу плоская компоновка нитей является планарной. В других вариантах осуществления по существу плоская компоновка нитей является изогнутой вдоль одного или нескольких измерений, например, образуя куполообразную форму или мостовую форму.Providing a heater assembly that extends across the opening of the liquid storage portion provides a robust structure that is relatively easy to manufacture. This arrangement provides a large area of contact between the heater assembly and the aerosol-forming liquid substrate. The housing may be a rigid housing. In this context, "rigid enclosure" means a self-supporting enclosure. The rigid housing of the liquid storage portion preferably provides mechanical support for the heater assembly. The heater assembly may be substantially flat, allowing for ease of manufacture. In this context, "substantially flat" means formed originally in one plane and not wrapped around or otherwise adapted to conform to a curved or otherwise non-planar shape. Geometrically, the term "substantially flat" arrangement of electrically conductive filaments is used to refer to an arrangement of electrically conductive filaments that has the shape of a substantially two-dimensional topological manifold. Thus, the substantially planar arrangement of electrically conductive filaments extends substantially farther along the surface in two dimensions than in the third dimension. In particular, the dimensions of the substantially flat arrangement of filaments in two dimensions within the surface are at least 5 times the dimension in the third dimension perpendicular to the surface. An example of a substantially planar arrangement of filaments is a structure between two substantially imaginary parallel surfaces, wherein the distance between these two imaginary surfaces is substantially less than the extent within the planes. In some embodiments, the substantially flat arrangement of filaments is planar. In other embodiments, the substantially flat arrangement of filaments is curved along one or more dimensions, such as forming a domed shape or a bridge shape.
Термин «нить» используется по всему настоящему описанию для обозначения электрического тракта, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольно разветвляться и разделяться на несколько трактов или нитей, соответственно, или несколько электрических трактов могут сходиться в один тракт. Нить может иметь круглое, квадратное, плоское или любое другое поперечное сечение. Нить может быть расположена в прямой или изогнутой форме.The term "filament" is used throughout this specification to refer to an electrical path located between two electrical contacts. The thread may arbitrarily fork and split into multiple paths or threads, respectively, or several electrical paths may converge into one path. The thread may have a round, square, flat or any other cross section. The thread may be arranged in a straight or curved form.
Термин «компоновка нитей» используется по всему настоящему описанию для обозначения компоновки одной или предпочтительно множества нитей. Компоновка нитей может представлять собой матрицу нитей, например, расположенных параллельно друг другу. Предпочтительно, нити могут образовывать сетку. Сетка может являться тканой или нетканой.The term "arrangement of threads" is used throughout the present description to refer to the arrangement of one or preferably multiple threads. The arrangement of threads may be a matrix of threads, for example, arranged parallel to each other. Preferably, the threads may form a network. The mesh may be woven or non-woven.
Плоский нагреватель в сборе может быть легко обработан во время изготовления и предоставляет надежную конструкцию.The plate heater assembly can be easily machined during manufacture and provides a robust design.
Система может преимущественно содержать устройство и картридж, который соединен с возможностью съема с устройством, при этом часть для хранения жидкости и нагреватель в сборе обеспечены в картридже и устройство содержит источник питания. Производство картриджа может являться низкозатратным, надежным и массовым. В данном контексте картридж, «соединенный с возможностью съема» с устройством, означает, что картридж и устройство могут быть соединены и отсоединены друг от друга без значительного повреждения как устройства, так и картриджа.The system may advantageously comprise a device and a cartridge that is removably coupled to the device, wherein a liquid storage portion and a heater assembly are provided in the cartridge and the device comprises a power source. The production of the cartridge can be low cost, reliable and mass produced. In this context, a cartridge "removably coupled" to a device means that the cartridge and device can be connected and detached from each other without significant damage to both the device and the cartridge.
Система может представлять собой электрически управляемую курительную систему.The system may be an electrically controlled smoking system.
Электрически проводящие нити могут находиться в одной плоскости. Плоский нагреватель в сборе может быть легко обработан во время изготовления и предоставляет надежную конструкцию.Electrically conductive threads may be in the same plane. The plate heater assembly can be easily machined during manufacture and provides a robust design.
Электрически проводящие нити могут образовывать промежутки между собой, и данные промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкость, подлежащая испарению, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.The electrically conductive filaments may form spaces between each other, and these spaces may have a width of 10 µm to 100 µm. Preferably, the filaments create a capillary effect in the interstices so that in use the liquid to be vaporized is drawn into the interstices, increasing the area of contact between the heater assembly and the liquid.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25% до 56%. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электрически проводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.The electrically conductive filaments can form a grid of 160 to 600 US mesh (+/- 10%) (ie 160 to 600 threads per inch (+/- 10%)). The width of the gaps is preferably between 75 µm and 25 µm. The percentage of open area of the mesh, which is the ratio of the area of the gaps to the total area of the mesh, is preferably 25% to 56%. The mesh may be formed using various types of wicker or lattice structures. Alternatively, the electrically conductive filaments consist of an array of filaments arranged parallel to each other.
Сетка, матрица или материал из электрически проводящих нитей также может характеризоваться своей способностью удерживать жидкость, как хорошо известно в данной области техники.The network, matrix, or material of electrically conductive filaments may also be characterized by its ability to retain liquid, as is well known in the art.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм и более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь сплющенное поперечное сечение.The electrically conductive filaments may have a diameter of 10 µm to 100 µm, preferably 8 µm to 50 µm, and more preferably 8 µm to 39 µm. The filaments may have a circular cross section or may have a flattened cross section.
Площадь сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей может быть небольшой, предпочтительно менее или равной 25 мм2, позволяя встраивать его в удерживаемую рукой систему. Сетка, матрица или материал из электрически проводящих нитей может, например, иметь прямоугольную форму и размеры, равные 5 мм на 2 мм. Предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 10% до 50% площади нагревателя в сборе. Более предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 15% до 25% площади нагревателя в сборе. Использование размеров сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей, занимающих 10% и 50% площади, или составляющих не более 25 мм2, снижает величину общей мощности, необходимой для нагрева сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей, при этом все еще обеспечивая достаточный контакт сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей с жидкостью, предоставляемой одним или несколькими испаряемыми капиллярными материалами.The area of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments can be small, preferably less than or equal to 25 mm 2 , allowing it to be incorporated into a hand held system. The grid, matrix or material of electrically conductive threads may, for example, have a rectangular shape and dimensions of 5 mm by 2 mm. Preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 10% to 50% of the area of the heater assembly. More preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 15% to 25% of the area of the heater assembly. The use of grid, matrix or material of electrically conductive filaments, occupying 10% and 50% of the area, or not more than 25 mm 2 , reduces the amount of total power required to heat the grid, matrix or material of electrically conductive filaments, while still providing sufficient contact of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments with the liquid provided by one or more evaporable capillary materials.
Нити нагревателя могут быть образованы путем травления листового материала, такого как фольга. Это может быть особенно преимущественным в том случае, если нагреватель в сборе содержит матрицу параллельных нитей. Если нагреватель в сборе содержит сетку или материал из нитей, нити могут быть образованы по отдельности и связаны вместе. В качестве альтернативы, нити нагревателя могут штамповаться из электрически проводящей фольги, например, из нержавеющей стали.The heater filaments may be formed by etching a sheet material such as foil. This may be particularly advantageous if the heater assembly comprises an array of parallel filaments. If the heater assembly comprises a mesh or filament material, the filaments may be formed separately and tied together. Alternatively, the heater filaments may be stamped from an electrically conductive foil such as stainless steel.
Нити нагревателя в сборе могут быть образованы из любого материала с подходящими электрическими свойствами. Подходящие материалы включают, помимо всего прочего: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамика (такая как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или несколькими изоляторами. Предпочтительными материалами для электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L, 316L, а также графит. Кроме того, компоновка электрически проводящих нитей может содержать сочетания вышеописанных материалов. Сочетание материалов может также использоваться для улучшения управления сопротивлением по существу плоской компоновки нитей. Например, материалы с высоким собственным сопротивлением могут комбинироваться с материалами с низким собственным сопротивлением. Это может обеспечить преимущество в том случае, если один из материалов является более предпочтительным по другим причинам, например, исходя из цены, обрабатываемости или других физических и химических параметров. Преимущественно, по существу плоская компоновка нитей с увеличенным сопротивлением снижает паразитные потери. Преимущественно, нагреватели с высоким удельным сопротивлением обеспечивают более эффективное использование энергии батареи. Энергия батареи пропорционально разделяется на энергию, потерянную на печатной плате и контактах, и энергию, поданную на компоновку электрически проводящих нитей. Таким образом, энергия, доступная для компоновки электрически проводящих нитей в нагревателе, тем выше, чем выше сопротивление компоновки электрически проводящих нитей.The heater filament assemblies may be formed from any material with suitable electrical properties. Suitable materials include, but are not limited to: semiconductors such as doped ceramics, electrically "conductive" ceramics (such as, for example, molybdenum disilicide), carbon, graphite, metals, metal alloys, and composite materials made from ceramic material and metal material. Such composite materials may contain alloyed or unalloyed ceramics. Examples of suitable doped ceramics include doped silicon carbides. Examples of suitable metals include titanium, zirconium, tantalum and the platinum group metals. Examples of suitable metal alloys include stainless steel, constantan, nickel, cobalt, chromium, aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, molybdenum, tantalum, tungsten, tin, gallium, manganese - and ferrous alloys, as well as superalloys based on nickel, iron, cobalt, stainless steel, Timetal®, alloys based on iron and aluminum and alloys based on iron, manganese and aluminum. Timetal® is a registered trademark of Titanium Metals Corporation. The threads may be covered with one or more insulators. Preferred materials for electrically conductive filaments are 304, 316, 304L, 316L stainless steel and graphite. In addition, the arrangement of the electrically conductive filaments may include combinations of the materials described above. The combination of materials can also be used to improve the resistance management of a substantially flat arrangement of filaments. For example, high self-resistance materials can be combined with low self-resistance materials. This may provide an advantage if one of the materials is preferred for other reasons, such as price, workability, or other physical and chemical parameters. Advantageously, a substantially flat arrangement of increased resistance filaments reduces parasitic losses. Advantageously, high resistivity heaters provide more efficient use of battery power. The energy of the battery is proportionally divided into the energy lost in the printed circuit board and contacts, and the energy supplied to the arrangement of electrically conductive filaments. Thus, the energy available for the arrangement of electrically conductive filaments in the heater is higher the higher the resistance of the arrangement of electrically conductive filaments.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления по существу плоская компоновка нитей может быть составлена из двух типов металлических проволок, которые образуют проволочную сетку. В таком варианте осуществления высокорезистивные проволоки предпочтительно ориентированы в направлении протекания электрического тока, например, проволоки, изготовленные из хромоникелевого сплава. Соответственно, в данном варианте осуществления низкорезистивные проволоки расположены по существу перпендикулярно проволокам с высоким электрическим сопротивлением. Например, низкорезистивные проволоки могут являться проволоками из нержавеющей стали. Преимущественно, относительно более дешевые проволоки с низким сопротивлением образуют опору для проволок с высоким электрическим сопротивлением. Кроме того, проволоки с высоким электрическим сопротивлением, как правило, являются менее гибкими, чем проволоки из нержавеющей стали, и, таким образом, они могут быть легко изготовлены в виде тонких проволок. Следовательно, в таком преимущественном варианте осуществления изобретения относительно толстые проволоки с высоким электрическим сопротивлением объединяются с тонкими проволоками из нержавеющей стали с низким электрическим сопротивлением с дополнительным преимуществом, которое заключается в том, что более тонкие проволоки из нержавеющей стали улучшают смачивание по существу плоской компоновки нитей вследствие увеличенных капиллярных сил.In an exemplary embodiment, the substantially flat arrangement of filaments may be composed of two types of metal wires that form a wire mesh. In such an embodiment, highly resistive wires are preferably oriented in the direction of current flow, such as wires made from a chromium-nickel alloy. Accordingly, in this embodiment, the low resistance wires are arranged substantially perpendicular to the high electrical resistance wires. For example, the low resistance wires may be stainless steel wires. Preferably, the relatively cheaper low resistance wires support the high electrical resistance wires. In addition, wires with high electrical resistance tend to be less flexible than stainless steel wires and thus can be easily made into thin wires. Therefore, in such an advantageous embodiment of the invention, relatively thick high electrical resistance wires are combined with thin, low electrical resistance stainless steel wires, with the added benefit that thinner stainless steel wires improve wetting of the substantially flat arrangement of filaments due to increased capillary forces.
В качестве альтернативы, компоновка электрически проводящих нитей может быть образована из ткани из углеродных нитей. Ткань из углеродных нитей имеет преимущество в том, что она, как правило, является более экономически эффективной, чем металлические нагреватели с высоким удельным сопротивлением. Также, ткань из углеродных нитей, как правило, является более гибкой, чем металлическая сетка. Еще одним преимуществом является то, что контакт между тканью из углеродных нитей и транспортной средой, такой как материал с высокой высвобождающей способностью, может хорошо сохраняться во время сборки проницаемого для жидкости нагревателя в сборе.Alternatively, the arrangement of electrically conductive filaments may be formed from a fabric of carbon filaments. Carbon filament fabric has the advantage that it is generally more cost effective than high resistivity metal heaters. Also, carbon filament fabric is generally more flexible than metal mesh. Yet another advantage is that contact between the carbon filament fabric and a transport medium, such as a high release material, can be well maintained during assembly of the liquid-pervious heater assembly.
Надежный контакт между проницаемым для жидкости нагревателем в сборе и транспортной средой, например, капиллярной транспортной средой, такой как фитиль, изготовленный из волокон или пористого керамического материала, улучшает непрерывное смачивание проницаемого для жидкости нагревателя в сборе. Это преимущественно снижает вероятность перегрева компоновки электрически проводящих нитей и самопроизвольного термического разложения жидкости.Reliable contact between the liquid-permeable heater assembly and a transport medium, such as a capillary transport medium such as a wick made from fibers or a porous ceramic material, improves continuous wetting of the liquid-permeable heater assembly. This advantageously reduces the possibility of overheating of the electrically conductive filament arrangement and spontaneous thermal decomposition of the liquid.
Нагреватель в сборе может содержать электрически изолирующий субстрат, на котором поддерживаются нити. Электрически изолирующий субстрат может содержать любой подходящий материал, и предпочтительно, чтобы этот материал был способен выдерживать высокие температуры (свыше 300градусовЦельсия) и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®. Электрически изолирующий субстрат может иметь образованное в нем отверстие с проходящими поперек этого отверстия электрически проводящими нитями. Нагреватель в сборе может содержать электрические контакты, соединенные с электрически проводящими нитями. Например, электрические контакты могут быть приклеены, приварены или механически прикреплены к компоновке электрически проводящих нитей. В качестве альтернативы, компоновка электрически проводящих нитей может быть напечатана на электрически изолирующем субстрате, например, с использованием металлических чернил. В такой компоновке электрически изолирующий субстрат предпочтительно является пористым материалом, так что компоновка электрически проводящих нитей может быть непосредственно нанесена на поверхность пористого материала. Предпочтительно, в таком варианте осуществления пористость субстрата выполняет функцию «отверстия» электрически изолирующего субстрата, через которое жидкость может втягиваться в направлении компоновки электрически проводящих нитей.The heater assembly may include an electrically insulating substrate on which the filaments are supported. The electrically insulating substrate may comprise any suitable material, and it is preferred that the material be capable of withstanding high temperatures (above 300 degrees Celsius) and rapid temperature changes. An example of a suitable material is a polyimide film such as Kapton®. The electrically insulating substrate may have an opening formed therein, with electrically conductive threads extending across the opening. The heater assembly may include electrical contacts connected to electrically conductive filaments. For example, electrical contacts may be glued, welded, or mechanically attached to an arrangement of electrically conductive filaments. Alternatively, an arrangement of electrically conductive filaments may be printed on an electrically insulating substrate, for example using metallic inks. In such an arrangement, the electrically insulating substrate is preferably a porous material, so that the arrangement of electrically conductive filaments can be applied directly to the surface of the porous material. Preferably, in such an embodiment, the porosity of the substrate functions as an "opening" of the electrically insulating substrate through which liquid can be drawn in the direction of the arrangement of the electrically conductive filaments.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей элемента нагревателя предпочтительно составляет от 0,3 Ом до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей составляет от 0,5 Ом до 3 Ом, а еще более предпочтительно - приблизительно 1 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление частей контакта. Это обеспечивает локализацию тепла, сгенерированного посредством прохождения тока через элемент нагревателя, на сетке или матрице электрически проводящих нитей. Низкое общее сопротивление элемента нагревателя является преимущественным, если система получает питание от батареи. Система с низким сопротивлением и высоким током обеспечивает возможность подачи высокой мощности на элемент нагревателя. Это обеспечивает быстрый нагрев элементом нагревателя электрически проводящих нитей до необходимой температуры.The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments of the heater element is preferably between 0.3 ohms and 4 ohms. More preferably, the electrical resistance of the mesh, matrix, or material of electrically conductive filaments is between 0.5 ohms and 3 ohms, and even more preferably about 1 ohm. The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive threads is preferably at least an order of magnitude and more preferably at least two orders of magnitude greater than the electrical resistance of the contact parts. This ensures that the heat generated by passing the current through the heater element is localized on a grid or matrix of electrically conductive filaments. The low overall resistance of the heater element is advantageous if the system is powered by a battery. The low resistance, high current system allows high power to be delivered to the heater element. This ensures that the electrically conductive filaments are rapidly heated by the heater element to the required temperature.
Первая и вторая части электрически проводящего контакта могут быть непосредственно прикреплены к электрически проводящим нитям. Части контакта могут быть расположены между электрически проводящими нитями и электрически изолирующим субстратом. Например, части контакта могут быть образованы из медной фольги, которая нанесена на изолирующий субстрат. Части контакта также могут быть более просто связаны с нитями, чем изолирующий субстрат.The first and second parts of the electrically conductive contact may be directly attached to the electrically conductive threads. The contact portions may be located between the electrically conductive filaments and the electrically insulating substrate. For example, the contact portions may be formed from copper foil which is deposited on an insulating substrate. The contact parts can also be more easily bonded to the filaments than the insulating substrate.
В качестве альтернативы, первая и вторая части электрически проводящего контакта могут являться одним целым с электрически проводящими нитями. Например, элемент нагревателя может быть образован посредством травления проводящего листа для обеспечения множества нитей между двумя частями контакта.Alternatively, the first and second parts of the electrically conductive contact may be integral with the electrically conductive threads. For example, a heater element may be formed by etching a conductive sheet to provide a plurality of filaments between two contact portions.
Нагреватель в сборе может содержать по меньшей мере одну нить, выполненную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, выполненную из второго материала, отличного от первого материала. Это может быть выгодно по электрическим или механическим причинам. Например, одна или несколько нитей могут быть образованы из материала, сопротивление которого сильно изменяется в зависимости от температуры, такого как сплав железа и алюминия. Это обеспечивает использование величины сопротивления нитей для определения температуры или изменений температуры. Это может быть использовано в системе обнаружения затяжки и для управления температурой нагревателя для ее поддержания в пределах необходимого температурного диапазона. Резкие изменения температуры могут также использоваться в качестве показателей для обнаружения изменений потока воздуха после нагревателя в сборе в результате затяжки пользователем из системы.The heater assembly may comprise at least one filament made from a first material and at least one filament made from a second material different from the first material. This may be advantageous for electrical or mechanical reasons. For example, one or more filaments may be formed from a material whose resistance varies greatly with temperature, such as an alloy of iron and aluminum. This ensures that the resistance value of the filaments is used to detect temperature or temperature changes. This can be used in a puff detection system and to control the temperature of the heater to keep it within the desired temperature range. Abrupt temperature changes can also be used as indicators to detect changes in airflow downstream of the heater assembly as a result of user puffing from the system.
Корпус части для хранения жидкости преимущественно содержит капиллярный материал. Капиллярный материал является материалом, который активно передает жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал преимущественно ориентирован в корпусе таким образом, чтобы передавать жидкость на нагреватель в сборе.The housing of the liquid storage part preferably comprises a capillary material. A capillary material is a material that actively transfers fluid from one end of the material to the other. The capillary material is advantageously oriented in the housing so as to transfer fluid to the heater assembly.
Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать множество волокон или нитей или других тонких трубок с каналами. Волокна или нити могут быть, в целом, выровнены для передачи жидкости на нагреватель. В качестве альтернативы, капиллярный материал может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного материала образует множество небольших каналов или трубок, через которые может транспортироваться жидкость за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов представляют собой губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спекшихся порошков, вспененный металлический или пластиковый материал, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетатцеллюлозные, полиэфирные, или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость с тем, чтобы использовать его с жидкостями с разными физическими свойствами. Жидкость имеет физические свойства, включая, помимо всего прочего, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярное устройство за счет капиллярного действия.The capillary material may have a fibrous or spongy structure. The capillary material preferably comprises a bundle of capillaries. For example, the capillary material may contain a plurality of fibers or filaments or other thin tubes with channels. The fibers or filaments may be generally aligned to transfer fluid to the heater. Alternatively, the capillary material may comprise a sponge-like or foam-like material. The structure of the capillary material forms many small channels or tubes through which liquid can be transported by capillary action. The capillary material may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials are sponge or foam material, ceramic or graphite based materials in the form of fibers or sintered powders, foamed metal or plastic material, fibrous material, for example, made from twisted or extruded fibers such as cellulose acetate, polyester, or bonded polyolefin , polyethylene, terylene or polypropylene fibers, nylon fibers or ceramics. The capillary material may have any suitable capillarity and porosity so as to be used with liquids of different physical properties. A liquid has physical properties including, but not limited to, viscosity, surface tension, density, thermal conductivity, boiling point, and vapor pressure, which allow the liquid to be transported through a capillary device by capillary action.
Капиллярный материал может находиться в контакте с электрически проводящими нитями. Капиллярный материал может продолжаться внутри промежутков между нитями. Нагреватель в сборе может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь промежутков за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может находиться в контакте с электрически проводящими нитями по существу на всем протяжении отверстия. В одном варианте осуществления капиллярный материал, находящийся в контакте с компоновкой электрически проводящих нитей, может являться нитчатым фитилем. Предпочтительно, нитчатый фитиль имеет первую секцию и вторую секцию, при этом первая секция расположена по существу перпендикулярно компоновке электрически проводящих нитей, достигая части для хранения жидкости картриджа. Предпочтительно, вторая секция нитчатого фитиля расположена по существу параллельно компоновке электрически проводящих нитей. Предпочтительно, нити нитчатого фитиля являются непрерывными от первой секции нитчатого фитиля до второй секции нитчатого фитиля. Это обеспечивает быструю транспортировку жидкости в направлении компоновки электрически проводящих нитей через первую секцию нитчатого фитиля и в то же время быстрое распределение по всей компоновке электрически проводящих нитей через вторую секцию нитчатого фитиля. Это преимущественно обеспечивает непрерывное смачивание всей компоновки электрически проводящих нитей. Непрерывное смачивание может предотвратить перегрев и самопроизвольное разложение жидкости вследствие перегрева.The capillary material may be in contact with electrically conductive filaments. The capillary material may extend within the spaces between the filaments. The heater assembly can draw an aerosol-forming liquid substrate into the interstices by capillary action. The capillary material may be in contact with the electrically conductive filaments for substantially the entire length of the opening. In one embodiment, the capillary material in contact with the arrangement of electrically conductive filaments may be a filamentous wick. Preferably, the filamentous wick has a first section and a second section, the first section being substantially perpendicular to the arrangement of the electrically conductive filaments, reaching the liquid storage portion of the cartridge. Preferably, the second section of the filamentous wick is positioned substantially parallel to the arrangement of the electrically conductive filaments. Preferably, the threads of the threaded wick are continuous from the first section of the threaded wick to the second section of the threaded wick. This allows rapid transport of liquid in the direction of the arrangement of electrically conductive threads through the first section of the filamentous wick and at the same time rapid distribution throughout the arrangement of electrically conductive filaments through the second section of the filamentous wick. This advantageously ensures continuous wetting of the entire arrangement of electrically conductive filaments. Continuous wetting can prevent overheating and spontaneous liquid decomposition due to overheating.
Предпочтительно, компоновка электрически проводящих нитей содержит по меньшей мере несколько нитей, изготовленных из сплавов или покрытых пленками, которые чувствительны к наличию жидкости, такой как вода. Это обеспечивает обнаружение смачивания компоновки электрически проводящих нитей, например, посредством соединения чувствительных проволок со схемой, которая контролирует электрическое сопротивление проволок и приостанавливает работу нагревателя или понижает электрический ток в случае обнаружения сухой границы контакта. Это преимущественно повышает безопасность системы, генерирующей аэрозоль. В одном варианте осуществления нити, которые используются для обнаружения смачивания, являются проволоками из нержавеющей стали, которые покрыты пленками из нитрида индия (InN) или оксида алюминия (Al2O3). При использовании, жидкость, такая как вода, сокращает количество электронов на таких пленочных поверхностях и сохраняет высокое электрическое удельное сопротивление пленки до тех пор, пока пленочная поверхность не станет сухой. Затем удельное сопротивление быстро падает. Падение удельного сопротивления обнаруживается подсоединенной электрической схемой.Preferably, the arrangement of electrically conductive filaments comprises at least a plurality of filaments made from alloys or coated with films that are sensitive to the presence of a liquid, such as water. This provides for the detection of wetting of an arrangement of electrically conductive filaments, for example by connecting the sensing wires to a circuit that monitors the electrical resistance of the wires and suspends the heater or lowers the current if a dry contact boundary is detected. This advantageously improves the safety of the aerosol generating system. In one embodiment, the filaments that are used to detect wetting are stainless steel wires that are coated with indium nitride (InN) or alumina (Al 2 O 3 ) films. When used, a liquid such as water reduces the number of electrons on such film surfaces and maintains a high electrical resistivity of the film until the film surface is dry. Then the resistivity drops rapidly. The drop in resistivity is detected by the connected electrical circuit.
Преимущественно, нагреватель в сборе и капиллярный материал могут иметь такой размер, чтобы иметь приблизительно одинаковую площадь. В данном контексте «приблизительно» означает, что площадь нагревателя в сборе может превышать площадь капиллярного материала на 0-15%. Форма нагревателя в сборе может быть также подобна форме капиллярного материала, так что нагреватель в сборе и материал по существу перекрываются. Если нагреватель в сборе и материал имеют по существу подобные размер и форму, изготовление может быть упрощено, а надежность процесса изготовления улучшена. Как обсуждается далее, капиллярный материал может включать два или более капиллярных материала, включая один или несколько слоев капиллярного материала, находящихся в непосредственном контакте с сеткой, матрицей или материалом из электрически проводящих нитей нагревателя в сборе для способствования генерированию аэрозоля. Капиллярные материалы могут включать материалы, описанные в данном документе.Advantageously, the heater assembly and the capillary material may be sized to have approximately the same area. In this context, "approximately" means that the area of the heater assembly may exceed the area of the capillary material by 0-15%. The shape of the heater assembly may also be similar to that of the capillary material such that the heater assembly and material substantially overlap. If the heater assembly and the material are substantially similar in size and shape, manufacturing can be simplified and reliability of the manufacturing process improved. As discussed below, the capillary material may include two or more capillary materials, including one or more layers of capillary material, in direct contact with a network, matrix, or electrically conductive filament material of the heater assembly to promote aerosol generation. Capillary materials may include the materials described herein.
По меньшей мере один из капиллярных материалов может иметь достаточный объем для обеспечения наличия минимального количества жидкости в указанном капиллярном материале для предотвращения «сухого нагрева», который происходит, если недостаточное количество жидкости предоставляется на капиллярный материал, находящийся в контакте с сеткой, матрицей или материалом из электрически проводящих нитей. Минимальный объем указанного капиллярного материала может быть обеспечен для обеспечения 20-40 затяжек пользователем. Средний объем жидкости, испаряемой во время затяжки, длиной от 1 до 4 секунд, как правило, составляет 1-4 мг жидкости. Таким образом, обеспечение по меньшей мере одного капиллярного материала, имеющего объем для удержания 20-160 мг жидкости, содержащей жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может предотвратить сухой нагрев.At least one of the capillary materials may have sufficient volume to ensure that there is a minimum amount of liquid in said capillary material to prevent "dry heat" that occurs if insufficient liquid is provided to the capillary material in contact with the mesh, matrix, or material of electrically conductive threads. A minimum volume of said capillary material can be provided to provide 20-40 puffs by the user. The average volume of liquid evaporated during a puff, lasting from 1 to 4 seconds, is usually 1-4 mg of liquid. Thus, providing at least one capillary material having a volume to hold 20-160 mg of a liquid containing an aerosol-forming liquid substrate can prevent dry heating.
Корпус может содержать два или более различных капиллярных материалов, при этом первый капиллярный материал, находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал эффективно действует как разделитель, отделяющий элемент нагревателя от второго капиллярного материала, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. В данном контексте «температура термического разложения» означает температуру, при которой материал начинает разлагаться и терять массу в результате образования газообразных продуктов. Второй капиллярный материал может преимущественно занимать больший объем, чем первый капиллярный материал, и может удерживать большее количество субстрата, образующего аэрозоль, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может иметь лучшие капиллярные свойства, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может быть дешевле первого капиллярного материала. Второй капиллярный материал может представлять собой полипропилен.The housing may contain two or more different capillary materials, wherein the first capillary material in contact with the heater element has a higher thermal decomposition temperature, and the second capillary material in contact with the first capillary material, but not in contact with the element heater, has a lower thermal decomposition temperature. The first capillary material effectively acts as a spacer separating the heater element from the second capillary material such that the second capillary material is not exposed to temperatures in excess of its thermal decomposition temperature. In this context, "thermal decomposition temperature" means the temperature at which the material begins to decompose and lose mass as a result of the formation of gaseous products. The second capillary material may advantageously occupy a larger volume than the first capillary material and may hold a larger amount of aerosol forming substrate than the first capillary material. The second capillary material may have better capillary properties than the first capillary material. The second capillary material may be cheaper than the first capillary material. The second capillary material may be polypropylene.
Первый капиллярный материал может отделять нагреватель в сборе от второго капиллярного материала расстоянием по меньшей мере 1,5 мм и предпочтительно от 1,5 мм до 2 мм с целью обеспечения достаточного снижения температуры за первым капиллярным материалом.The first capillary material may separate the heater assembly from the second capillary material by at least 1.5 mm, and preferably 1.5 mm to 2 mm, to provide sufficient temperature reduction downstream of the first capillary material.
Часть для хранения жидкости может быть расположена на первой стороне электрически проводящих нитей, а канал для потока воздуха расположен на противоположной стороне электрически проводящих нитей относительно части для хранения жидкости, так что поток воздуха после электрически проводящих нитей вовлекает испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль.The liquid storage part may be located on the first side of the electrically conductive filaments, and the air flow channel is located on the opposite side of the electrically conductive filaments relative to the liquid storage part, so that the air flow after the electrically conductive filaments entrains the vaporized liquid substrate forming an aerosol.
В дополнение к электрическому нагревателю в сборе, который расположен в непосредственной близости или находится в контакте с транспортной средой для жидкости, система, генерирующая аэрозоль, может включать по меньшей мере один дополнительный электрический нагреватель в сборе, находящийся в функциональной связи с частью для хранения жидкости. Дополнительный электрический нагреватель в сборе, находящийся в функциональной связи с частью для хранения жидкости, может увеличить расход жидкости из части для хранения жидкости. Это является особенно преимущественным в случае, если часть для хранения жидкости содержит среду с высокой удерживающей способностью, в которой хранится жидкость. Преимущественным является использование среды с высокой удерживающей способностью для хранения жидкости в части для хранения жидкости. Например, использование среды с высокой удерживающей способностью снижает вероятность утечки. В случае поломки или трещины в корпусе картриджа пролитая жидкость может привести к непреднамеренному контакту с активными электрическими компонентами и биологическими тканями. Тем не менее, поскольку жидкость притягивается вследствие сил смачиваемости к поверхности среды с высокой удерживающей способностью, существенная протечка жидкости является менее вероятной по сравнению с резервуарами, заполненными свободной жидкостью, в случае механических трещин в корпусе картриджа. Тем не менее, поскольку среда с высокой удерживающей способностью будет в основном удерживать по меньшей мере часть жидкости, она в свою очередь не будет доступна для создания аэрозоля. Преимущественно, обеспечение дополнительных нагревательных узлов увеличивает отношение расхода части для хранения жидкости, то есть отношение между количеством жидкости, удаленной из части для хранения жидкости, и количеством жидкости, которая не может быть удалена из части для хранения жидкости.In addition to an electrical heater assembly that is adjacent to or in contact with the fluid transport medium, the aerosol generating system may include at least one additional electrical heater assembly in operative communication with the fluid storage portion. An additional electrical heater assembly in operative communication with the fluid storage portion may increase the flow rate of fluid from the fluid storage portion. This is particularly advantageous if the liquid storage portion contains a high-retention medium in which liquid is stored. It is advantageous to use a high liquid storage medium in the liquid storage part. For example, the use of a high retention medium reduces the chance of leakage. In the event of a breakage or crack in the cartridge body, spilled liquid may lead to inadvertent contact with active electrical components and biological tissue. However, since liquid is attracted by wettability forces to the surface of the high-retention medium, significant liquid leakage is less likely compared to free liquid filled tanks in the event of mechanical cracks in the cartridge body. However, since the high retention medium will generally retain at least a portion of the liquid, it in turn will not be available to create an aerosol. Advantageously, providing additional heating units increases the flow rate of the liquid storage part, that is, the ratio between the amount of liquid removed from the liquid storage part and the amount of liquid that cannot be removed from the liquid storage part.
Предпочтительно, дополнительный электрический нагреватель в сборе расположен рядом с областями среды с высокой удерживающей способностью, которые с меньшей вероятностью будут исчерпаны первичным электрическим нагревателем в сборе, например, большинством областей среды с высокой удерживающей способностью, наиболее удаленных от первого электрического нагревателя в сборе. Предпочтительно, дополнительный электрический нагреватель в сборе расположен на нижней стенке корпуса, то есть на стенке, противоположной электрическому нагревателю в сборе. В качестве альтернативы или дополнения, дополнительный электрический нагреватель в сборе расположен на боковой стенке корпуса.Preferably, the additional electrical heater assembly is located adjacent to areas of high retention media that are less likely to be depleted by the primary electrical heater assembly, such as most of the areas of high retention media furthest from the first electrical heater assembly. Preferably, the additional electrical heater assembly is located on the bottom wall of the housing, i.e., on the wall opposite the electrical heater assembly. As an alternative or addition, an additional electrical heater assembly is located on the side wall of the housing.
Предпочтительно, дополнительный электрический нагреватель в сборе управляется таким образом, чтобы активироваться только при необходимости, например, если обнаружено снижение потока жидкости. Например, дополнительный электрический нагреватель в сборе может быть активирован при обнаружении снижения уровня смачивания первого электрического нагревателя в сборе.Preferably, the additional electrical heater assembly is controlled to be activated only when needed, for example, if a decrease in fluid flow is detected. For example, an additional electrical heater assembly may be activated upon detection of a decrease in wetting level of the first electrical heater assembly.
В качестве альтернативы или дополнения, корпус имеет внутреннюю нецилиндрическую, например, коническую форму, так что более широкая секция внутренней нецилиндрической формы направлена в направлении электрического нагревателя в сборе, и внутренняя меньшая секция продолжается в противоположном направлении. Это обеспечивает увеличение релевантности гравитационных сил, действующих на жидкость, для перемещения жидкости в направлении электрического нагревателя в сборе, в частности, если система, генерирующая аэрозоль, находится по существу в горизонтальной ориентации. Горизонтальная ориентация является ориентацией, в которой электрический нагреватель в сборе находится по существу на одном вертикальном уровне с частью для хранения жидкости. Данная горизонтальная ориентация является типичной во время использования системы, генерирующей аэрозоль.Alternatively or in addition, the housing has an inner non-cylindrical, eg conical shape such that the wider section of the inner non-cylindrical shape points towards the electric heater assembly and the inner smaller section continues in the opposite direction. This makes the gravitational forces acting on the liquid more relevant to move the liquid towards the electric heater assembly, particularly if the aerosol generating system is in a substantially horizontal orientation. The horizontal orientation is an orientation in which the electrical heater assembly is substantially at the same vertical level as the liquid storage portion. This horizontal orientation is typical during use of an aerosol generating system.
В качестве альтернативы или дополнения, картридж, содержащий электрический нагреватель в сборе и корпус, расположен в системе, генерирующей аэрозоль, так что электрический нагреватель в сборе расположен поперек отверстия корпуса на стороне части для хранения жидкости, удаленной от мундштука системы, генерирующей аэрозоль. Это может являться благоприятным для канала потока аэрозоля внутри системы, генерирующей аэрозоль. Например, в вертикальной компоновке системы, генерирующей аэрозоль, мундштук находится сверху и корпус расположен в перевернутом положении, то есть жидкость расположена над электрическим нагревателем в сборе. В таком варианте осуществления вместо того, чтобы противостоять гравитационным силам, гравитационные силы способствуют капиллярным силам для перемещения жидкости в направлении электрического нагревателя в сборе.Alternatively or in addition, a cartridge comprising an electrical heater assembly and a housing is positioned in the aerosol generating system such that the electrical heater assembly is positioned across the opening of the housing on the side of the liquid storage portion away from the mouthpiece of the aerosol generating system. This may be beneficial to the aerosol flow path within the aerosol generating system. For example, in a vertical arrangement of an aerosol generating system, the mouthpiece is on top and the body is in an inverted position, i.e. the liquid is located above the electric heater assembly. In such an embodiment, instead of resisting gravitational forces, gravitational forces assist capillary forces to move the liquid towards the electrical heater assembly.
Предпочтительно, корпус содержит два элемента, при этом первый элемент является крышкой, а второй элемент является резервуаром, при этом крышка закрывает резервуар. Предпочтительно, в соответствии с изобретением крышка содержит или находится в непосредственном контакте с нагревателем в сборе. Предпочтительно, резервуар содержит жидкость и при наличии первый капиллярный материал или как первый, так и второй капиллярные материалы. Предпочтительно, материал крышки выполнен из материала с высокой температурой термического разложения, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK) или Kapton®. Предпочтительно, крышка имеет размер, достаточный для отделения резервуара от нагревателя в сборе расстоянием по меньшей мере 1,5 мм и предпочтительно от 1,5 мм до 2 мм с целью обеспечения достаточного снижения температуры за крышкой. Преимущественно, в таком варианте осуществления материал резервуара может быть выполнен из более экономически эффективного материала с более низкой температурой термического разложения, такого как, например, полиэтилен или полипропилен.Preferably, the housing comprises two elements, the first element being a lid and the second element being a reservoir, with the lid covering the reservoir. Preferably, in accordance with the invention, the cover contains or is in direct contact with the heater assembly. Preferably, the reservoir contains a liquid and, if present, a first capillary material or both the first and second capillary materials. Preferably, the lid material is made from a high thermal decomposition temperature material such as polyether ether ketone (PEEK) or Kapton®. Preferably, the lid is sized to separate the reservoir from the heater assembly by at least 1.5 mm, and preferably 1.5 mm to 2 mm, to provide sufficient temperature reduction behind the lid. Advantageously, in such an embodiment, the reservoir material may be made from a more cost-effective material with a lower thermal decomposition temperature, such as, for example, polyethylene or polypropylene.
Впускное отверстие для воздуха может быть, например, расположено в главном корпусе системы. Окружающий воздух направляется в систему, продолжается нагревательный элемент на дальнем конце картриджа и вовлекает аэрозоль, образованный посредством нагрева субстрата, образующего аэрозоль, в картридже. Воздух, содержащий аэрозоль, может быть затем направлен вдоль картриджа между корпусом картриджа и главным корпусом на расположенный ниже по потоку конец системы, где он смешивается с окружающим воздухом из дополнительного маршрута потока (либо до, либо по достижении расположенного ниже по потоку конца).The air inlet may, for example, be located in the main body of the system. Ambient air is directed into the system, extends the heating element at the distal end of the cartridge, and entrains the aerosol formed by heating the aerosol-forming substrate in the cartridge. Air containing the aerosol may then be directed along the cartridge between the cartridge body and the main body to the downstream end of the system where it mixes with ambient air from the secondary flow path (either before or upon reaching the downstream end).
Впускное отверстие второго канала, расположенного в области дальнего конца корпуса картриджа, может быть также обеспечено в альтернативной системе, в которой нагревательный элемент расположен на ближнем конце картриджа. Второй маршрут потока может не только продолжаться наружу картриджа, но также через картридж. Затем окружающий воздух попадает в картридж через полуоткрытую стенку картриджа, продолжается через картридж и выходит из картриджа посредством прохождения через нагревательный элемент, расположенный на ближнем конце картриджа. Следовательно, окружающий воздух может продолжаться через субстрат, образующий аэрозоль, или через один или несколько каналов, расположенных в твердом субстрате, образующем аэрозоль, так что окружающий воздух не продолжается через сам субстрат, но продолжается через каналы рядом с субстратом.The inlet of the second channel located in the area of the distal end of the cartridge body can also be provided in an alternative system in which the heating element is located at the proximal end of the cartridge. The second flow path may not only extend outward of the cartridge, but also through the cartridge. Ambient air then enters the cartridge through the semi-open cartridge wall, continues through the cartridge, and exits the cartridge by passing through a heating element located at the proximal end of the cartridge. Therefore, the ambient air can continue through the aerosol-forming substrate or through one or more channels located in the solid aerosol-forming substrate, such that the ambient air does not continue through the substrate itself, but continues through the channels adjacent to the substrate.
Для обеспечения попадания окружающего воздуха в картридж по меньшей мере одно полуоткрытое впускное отверстие обеспечено на стенке корпуса картриджа, предпочтительно стенке напротив нагревательного элемента, предпочтительно нижней стенке. Полуоткрытое впускное отверстие обеспечивает попадание воздуха в картридж, но ни воздух, ни жидкость не выходит из картриджа через полуоткрытое впускное отверстие. Полуоткрытое впускное отверстие может являться, например, полупроницаемой мембраной, проницаемой только для воздуха в одном направлении, но непроницаемой для воздуха и жидкости в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие может также являться, например, одноходовым клапаном. Предпочтительно, полуоткрытые впускные отверстия обеспечивают прохождение воздуха через впускное отверстие только при соблюдении конкретных условий, например, минимального понижения давления в картридже или объема воздуха, проходящего через клапан или мембрану.To allow ambient air to enter the cartridge, at least one semi-open inlet is provided on the wall of the cartridge body, preferably the wall opposite the heating element, preferably the bottom wall. The half-open inlet allows air to enter the cartridge, but neither air nor liquid exits the cartridge through the half-open inlet. The semi-open inlet can be, for example, a semi-permeable membrane that is only permeable to air in one direction but impermeable to air and fluid in the opposite direction. The semi-open inlet may also be, for example, a one-way valve. Preferably, semi-open inlets allow air to pass through the inlet only when certain conditions are met, such as a minimum pressure drop in the cartridge or the volume of air passing through the valve or membrane.
Такие одноходовые клапаны могут являться, например, коммерчески доступными клапанами, такими как, например, использующимися в медицинских устройствах, например, LMS Mediflow One-Way, LMS SureFlow One-Way или LMS Check Valves (перекрестные мембраны). Подходящими мембранами для применения совместно с картриджем, имеющим поток воздуха, проходящий через картридж, являются, например, вентилируемые мембраны, которые используются в медицинских устройствах, например, Qosina Ref. 11066, вентилируемая крышка с гидрофобным фильтром или клапаны, которые используются в детских бутылочках. Данные клапаны и мембраны могут быть изготовлены из любого материала, подходящего для применений в электрически нагреваемых курительных системах. Могут быть использованы материалы, подходящие для медицинских устройств, и FDA одобренные материалы; например, графен, имеющий очень высокое механическое сопротивление и термостойкость в пределах широкого диапазона температур. Предпочтительно, клапаны изготовлены из мягкого упругого материала для поддержки непроницаемого для жидкости включения одного или нескольких клапанов в стенку корпуса емкости.Such one-way valves may be, for example, commercially available valves such as those used in medical devices, such as LMS Mediflow One-Way, LMS SureFlow One-Way, or LMS Check Valves (cross diaphragms). Suitable membranes for use with a cartridge having an airflow through the cartridge are, for example, vented membranes as used in medical devices, such as Qosina Ref. 11066, vented cap with hydrophobic filter or valves used in baby bottles. These valves and membranes can be made from any material suitable for electrically heated smoking system applications. Materials suitable for medical devices and FDA approved materials can be used; for example, graphene, which has very high mechanical resistance and thermal stability over a wide temperature range. Preferably, the valves are made of a soft resilient material to support a liquid-tight inclusion of one or more valves in the container body wall.
Прохождение окружающего воздуха через субстрат способствует образованию аэрозоля субстратом, образующим аэрозоль. Во время затяжки возникает понижение давления в картридже, которое может активировать полуоткрытые впускные отверстия. Затем окружающий воздух продолжается через картридж, предпочтительно материал (HRM) с высокой удерживающей способностью или с высокой высвобождающей способностью, или жидкость, и пересекает нагревательный элемент, следовательно, создавая и поддерживая образование аэрозоля из жидкости, когда нагревательный элемент достаточным образом нагревает жидкость. Кроме того, вследствие понижения давления, возникающего во время затяжки, подача жидкости в транспортном материале, таком как капиллярный материал, на нагревательный элемент может быть ограничена. Поток окружающего воздуха через картридж может выровнять перепады давления внутри картриджа и, следовательно, способствовать свободному капиллярному действию в направлении нагревательного элемента.The passage of ambient air through the substrate promotes aerosol formation by the aerosol-forming substrate. During puffing, a pressure drop occurs in the cartridge, which can activate half-open inlets. The ambient air then continues through the cartridge, preferably a high retention or high release material (HRM) or liquid, and crosses the heating element, thereby creating and maintaining aerosol formation from the liquid when the heating element sufficiently heats the liquid. In addition, due to the reduction in pressure generated during the puff, the supply of liquid in the transport material, such as capillary material, to the heating element may be limited. The flow of ambient air through the cartridge can equalize the pressure differences within the cartridge and therefore promote free capillary action towards the heating element.
В качестве дополнения или альтернативы, полуоткрытое впускное отверстие может быть также обеспечено в одной или нескольких боковых стенках корпуса картриджа. Полуоткрытые впускные отверстия в боковых стенках предоставляют боковой поток воздуха в картридж в направлении открытого верхнего конца корпуса картриджа, где расположен нагревательный элемент. Предпочтительно, боковые потоки воздуха проходят через субстрат, образующий аэрозоль.As an addition or alternative, a semi-open inlet may also be provided in one or more side walls of the cartridge body. The semi-open inlets in the sidewalls provide a lateral flow of air into the cartridge towards the open upper end of the cartridge body where the heating element is located. Preferably, lateral air currents pass through the aerosol-forming substrate.
Система может дополнительно содержать электрическую схему, соединенную с нагревателем в сборе и электрическим источником питания, при этом электрическая схема выполнена с возможностью контроля электрического сопротивления нагревателя в сборе или одной или нескольких нитей нагревателя в сборе, и с возможностью управления подачей питания на нагреватель в сборе, в зависимости от электрического сопротивления нагревателя в сборе или одной или нескольких нитей.The system may further comprise an electrical circuit connected to the heater assembly and an electrical power source, wherein the electrical circuit is configured to control the electrical resistance of the heater assembly or one or more filaments of the heater assembly, and to control the supply of power to the heater assembly, depending on the electrical resistance of the heater assembly or one or more filaments.
Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на нагреватель в сборе. Питание может подаваться на нагреватель в сборе непрерывно после активации системы или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на нагреватель в сборе в виде импульсов электрического тока.The circuitry may include a microprocessor, which may be a programmable microprocessor. The electrical circuit may contain additional electronic components. The electrical circuitry may be configured to control the power supply to the heater assembly. Power may be supplied to the heater assembly continuously after system activation, or may be supplied intermittently, such as from puff to puff. Power may be supplied to the heater assembly in the form of electrical current pulses.
Система преимущественно включает источник питания, как правило, батарею, внутри главной части корпуса. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может требовать перезарядки и может обладать емкостью, позволяющей накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов курения; например, источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы позволить непрерывно генерировать аэрозоль в течение приблизительно шести минут или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь достаточную емкость для того, чтобы обеспечить возможность осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя в сборе.The system advantageously includes a power source, typically a battery, within the main housing portion. Alternatively, the power supply may be another type of charge storage device, such as a capacitor. The power supply may need to be recharged and may have the capacity to store enough energy for one or more smoking sessions; for example, the power supply may have sufficient capacity to allow the aerosol to be continuously generated for about six minutes, or for a period in multiples of six minutes. In another example, the power supply may have sufficient capacity to allow for a given number of puffs or individual activations of the heater assembly.
Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, содержит корпус. Предпочтительно, корпус является удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композиционные материалы, содержащие один или несколько из данных материалов, или термопласты, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким.Preferably, the aerosol generating system comprises a housing. Preferably, the body is elongated. The housing may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials include metals, alloys, plastics or composite materials containing one or more of these materials, or thermoplastics suitable for use in the food or pharmaceutical industry, such as polypropylene, polyether ether ketone (PEEK) and polyethylene. Preferably, the material is lightweight and non-fragile.
Предпочтительно, система, генерирующая аэрозоль, является портативной. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Курительная система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Курительная система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.Preferably, the aerosol generating system is portable. The aerosol generating system may be of a size comparable to that of a conventional cigar or cigarette. The smoking system may have an overall length of from about 30 mm to about 150 mm. The smoking system may have an outer diameter of from about 5 mm to about 30 mm.
Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль.An aerosol-forming substrate is a substrate capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. Volatile compounds can be released by heating the aerosol-forming substrate.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие вкусоароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.The aerosol-forming substrate may contain material of vegetable origin. The aerosol forming substrate may contain tobacco. The aerosol-forming substrate may comprise a tobacco-containing material containing volatile tobacco flavor compounds that are released from the aerosol-forming substrate upon heating. The aerosol forming substrate may alternatively comprise a non-tobacco material. The aerosol forming substrate may contain homogenized plant material. The aerosol forming substrate may comprise homogenized tobacco material. The aerosol generating substrate may contain at least one aerosol generating agent. The aerosol forming substrate may contain other additives and ingredients such as flavors.
Во втором аспекте предоставлен картридж для применения в электрически управляемой системе, генерирующей аэрозоль, содержащий:In a second aspect, a cartridge is provided for use in an electrically controlled aerosol generating system, comprising:
часть для хранения жидкости, содержащую корпус, удерживающий жидкий субстрат, образующий аэрозоль, при этом корпус имеет отверстие; иa liquid storage portion comprising a housing holding a liquid substrate forming an aerosol, the housing having an opening; And
проницаемый для жидкости нагреватель в сборе, содержащий множество электрически проводящих нитей, при этом проницаемый для жидкости нагреватель в сборе продолжается поперек отверстия корпуса части для хранения жидкости.a liquid-permeable heater assembly comprising a plurality of electrically conductive filaments, wherein the liquid-permeable heater assembly extends across the body opening of the liquid storage portion.
Картридж с данной конструкцией может являться жестким, надежным и низкозатратным. Нагреватель в сборе может быть по существу плоским без необходимости какой-либо обмотки проволоки нагревателя вокруг капиллярного фитиля.The cartridge with this design can be rigid, reliable and low cost. The heater assembly may be substantially flat without the need for any coiling of the heater wire around the capillary wick.
Электрически проводящие нити могут находиться в одной плоскости. Плоский нагреватель в сборе может быть легко обработан во время изготовления и предоставляет надежную конструкцию.Electrically conductive threads may be in the same plane. The plate heater assembly can be easily machined during manufacture and provides a robust design.
Электрически проводящие нити могут образовывать промежутки между собой, и данные промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в промежутках, так что при использовании жидкость, подлежащая испарению, втягивается в промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.The electrically conductive filaments may form spaces between each other, and these spaces may have a width of 10 µm to 100 µm. Preferably, the filaments create a capillary effect in the interstices so that in use the liquid to be vaporized is drawn into the interstices, increasing the area of contact between the heater assembly and the liquid.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина промежутков предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади промежутков к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы, электрически проводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.The electrically conductive filaments can form a grid of 160 to 600 US mesh (+/- 10%) (ie, 160 to 600 threads per inch (+/- 10%)). The gap width is preferably 75 µm to 25 µm. The percentage of open area of the mesh, which is the ratio of the area of the gaps to the total area of the mesh, is preferably 25 to 56%. The mesh may be formed using various types of wicker or lattice structures. Alternatively, the electrically conductive filaments consist of an array of filaments arranged parallel to each other.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм и более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь сплющенное поперечное сечение. Нити нагревателя могут быть образованы путем травления листового материала, такого как фольга. Это может быть особенно преимущественным в том случае, если нагреватель в сборе содержит матрицу параллельных нитей. Если нагреватель в сборе содержит сетку или материал из нитей, нити могут быть образованы по отдельности и связаны вместе.The electrically conductive filaments may have a diameter of 10 µm to 100 µm, preferably 8 µm to 50 µm, and more preferably 8 µm to 39 µm. The filaments may have a circular cross section or may have a flattened cross section. The heater filaments may be formed by etching a sheet material such as foil. This may be particularly advantageous if the heater assembly comprises an array of parallel filaments. If the heater assembly comprises a mesh or filament material, the filaments may be formed separately and tied together.
Площадь сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей может быть небольшой, предпочтительно менее или равной 25 мм2, позволяя встраивать его в удерживаемую рукой систему. Сетка, матрица или материал из электрически проводящих нитей может, например, иметь прямоугольную форму и размеры, равные 5 мм на 2 мм. Предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 10% до 50% площади нагревателя в сборе. Более предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 15 до 25% площади нагревателя в сборе.The area of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments can be small, preferably less than or equal to 25 mm 2 , allowing it to be incorporated into a hand held system. The grid, matrix or material of electrically conductive threads may, for example, have a rectangular shape and dimensions of 5 mm by 2 mm. Preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 10% to 50% of the area of the heater assembly. More preferably, the grid or matrix of electrically conductive filaments covers an area of 15 to 25% of the area of the heater assembly.
Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал. Предпочтительными материалами для электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L, 316L, а также графит.The electrically conductive filaments may comprise any suitable electrically conductive material. Preferred materials for electrically conductive filaments are 304, 316, 304L, 316L stainless steel and graphite.
Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей элемента нагревателя предпочтительно составляет от 0,3 до 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей составляет от 0,5 до 3 Ом, а еще более предпочтительно - приблизительно 1 Ом. Электрическое сопротивление сетки, матрицы или материала из электрически проводящих нитей предпочтительно по меньшей мере на порядок и более предпочтительно по меньшей мере на два порядка больше, чем электрическое сопротивление частей контакта.The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive filaments of the heater element is preferably 0.3 to 4 ohms. More preferably, the electrical resistance of the grid, matrix, or material of electrically conductive filaments is between 0.5 and 3 ohms, and even more preferably about 1 ohm. The electrical resistance of the grid, matrix or material of electrically conductive threads is preferably at least an order of magnitude and more preferably at least two orders of magnitude greater than the electrical resistance of the contact parts.
Корпус части для хранения жидкости может содержать капиллярный материал, как описано в отношении первого аспекта. Капиллярный материал может быть ориентирован в корпусе таким образом, чтобы передавать жидкость на нагреватель в сборе. Капиллярный материал может находиться в контакте с нагревателем в сборе. Капиллярный материал может продолжаться внутри промежутков между нитями.The housing of the liquid storage part may comprise a capillary material as described in relation to the first aspect. The capillary material may be oriented in the housing so as to transfer fluid to the heater assembly. The capillary material may be in contact with the heater assembly. The capillary material may extend within the spaces between the filaments.
Как описано в отношении первого аспекта, корпус может содержать два или более различных капиллярных материалов, при этом первый капиллярный материал, находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с элементом нагревателя, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал может отделять нагреватель в сборе от второго капиллярного материала расстоянием по меньшей мере 1,5 мм и предпочтительно от 1,5 до 2 мм с целью обеспечения достаточного снижения температуры за первым капиллярным материалом.As described in relation to the first aspect, the housing may contain two or more different capillary materials, wherein the first capillary material in contact with the heater element has a higher thermal decomposition temperature, and the second capillary material in contact with the first capillary material, but not in contact with the heater element has a lower thermal decomposition temperature. The first capillary material may separate the heater assembly from the second capillary material by at least 1.5 mm and preferably 1.5 to 2 mm to provide sufficient temperature reduction downstream of the first capillary material.
Как описано в отношении первого аспекта, нагреватель в сборе может содержать по меньшей мере одну нить, выполненную из первого материала, и по меньшей мере одну нить, выполненную из второго материала, отличного от первого материала.As described with respect to the first aspect, the heater assembly may comprise at least one filament made from a first material and at least one filament made from a second material different from the first material.
Нагреватель в сборе может содержать электрически изолирующий субстрат, на котором поддерживаются нити, при этом нити проходят поперек отверстия, образованного в субстрате. Электрически изолирующий субстрат может содержать любой подходящий материал, и предпочтительно, чтобы этот материал был способен выдерживать высокие температуры (свыше 300oC) и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®.The heater assembly may comprise an electrically insulating substrate on which the filaments are supported, with the filaments extending across a hole formed in the substrate. The electrically insulating substrate may comprise any suitable material, and it is preferred that this material be capable of withstanding high temperatures (above 300 ° C.) and rapid temperature changes. An example of a suitable material is a polyimide film such as Kapton®.
Нагреватель в сборе может содержать электрически проводящий контакт, находящийся в контакте со множеством нитей. Электрически проводящий контакт может быть обеспечен между корпусом части для хранения жидкости и электрически изолирующим субстратом. Электрически проводящий контакт может быть обеспечен между нитями и электрически изолирующим субстратом. Отверстие может быть образовано в электрически изолирующем слое, и картридж может содержать два электрически проводящих контакта, расположенных на противоположных сторонах отверстия относительно друг друга.The heater assembly may include an electrically conductive contact in contact with a plurality of filaments. An electrically conductive contact may be provided between the body of the liquid storage part and the electrically insulating substrate. An electrically conductive contact may be provided between the filaments and the electrically insulating substrate. The hole may be formed in the electrically insulating layer, and the cartridge may include two electrically conductive contacts located on opposite sides of the hole relative to each other.
Преимущественно, получение доступа к электрически проводящему контакту осуществляется с внешней стороны картриджа. Нагреватель в сборе может продолжаться в боковой плоскости и электрически проводящий контакт может продолжаться в сторону за пределы корпуса части для хранения жидкости. Затем картридж может быть выполнен с возможностью вставки в устройство, генерирующее аэрозоль, в направлении, перпендикулярном боковой плоскости, посредством чего электрически проводящий контакт вступает в контакт с электрическим контактом на устройстве.Preferably, the electrically conductive contact is accessed from the outside of the cartridge. The heater assembly may extend in a lateral plane and the electrically conductive contact may extend sideways outside of the body of the liquid storage portion. The cartridge can then be configured to be inserted into the aerosol generating device in a direction perpendicular to the side plane, whereby an electrically conductive contact comes into contact with an electrical contact on the device.
Корпус части для хранения жидкости может иметь по существу цилиндрическую форму, при этом отверстие расположено на одном конце цилиндра. Корпус части для хранения жидкости может иметь по существу круглое поперечное сечение.The body of the liquid storage part may be substantially cylindrical in shape with an opening located at one end of the cylinder. The body of the liquid storage part may have a substantially circular cross section.
Нагреватель в сборе преимущественно покрывается съемным покрытием или уплотнением перед использованием. Покрытие или уплотнение может защитить субстрат от деградации во время хранения и транспортировки.The heater assembly is advantageously coated with a release liner or seal prior to use. A coating or seal can protect the substrate from degradation during storage and transport.
В предпочтительном варианте осуществления картридж не содержит электрического источника питания.In a preferred embodiment, the cartridge does not contain an electrical power source.
В третьем аспекте предоставлен способ изготовления картриджа для применения в электрически управляемой системе, генерирующей аэрозоль, включающий:In a third aspect, a method is provided for manufacturing a cartridge for use in an electrically controlled aerosol generating system, comprising:
обеспечение части для хранения жидкости, содержащей корпус, имеющий отверстие;providing a liquid storage portion comprising a housing having an opening;
заполнение части для хранения жидкости жидким субстратом, образующим аэрозоль; иfilling the liquid storage portion with an aerosol-forming liquid substrate; And
прикрепление проницаемого для жидкости нагревателя в сборе, содержащего множество электрически проводящих нитей, к части для хранения жидкости, при этом проницаемый для жидкости нагреватель в сборе продолжается поперек отверстия корпуса части для хранения жидкости.attaching a liquid-permeable heater assembly comprising a plurality of electrically conductive filaments to the liquid storage part, the liquid-permeable heater assembly extending across the body opening of the liquid storage part.
Этап заполнения части для хранения жидкости может быть выполнен до или после этапа прикрепления нагревателя в сборе к части для хранения жидкости.The step of filling the liquid storage part may be performed before or after the step of attaching the heater assembly to the liquid storage part.
Этап прикрепления может, например, включать тепловую склейку, приклеивание или сваривание нагревателя в сборе и части для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости может содержать капиллярный материал.The attachment step may, for example, include thermal bonding, bonding or welding of the heater assembly and the fluid storage portion. The liquid storage portion may contain capillary material.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении первого аспекта, могут быть в равной степени применены ко второму аспекту и третьему аспекту.The features described in relation to one aspect can be equally applied to other aspects of the invention. In particular, the features described with respect to the first aspect can be equally applied to the second aspect and the third aspect.
В данном контексте «электрически проводящий» означает образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1×10-4 Ом⋅м или меньше. В данном контексте «электрически изолирующий» означает образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1×104 Ом⋅м или больше. В данном контексте «проницаемый для жидкости» в отношении нагревателя в сборе означает, что субстрат, образующий аэрозоль, в газообразной фазе и возможно в жидкой фазе может легко продолжаться через нагреватель в сборе.In this context, "electrically conductive" means formed from a material having a resistivity of 1×10 -4 ohm⋅m or less. In this context, "electrically insulating" means formed from a material having a resistivity of 1×10 4 ohm⋅m or more. In this context, "liquid-permeable" in relation to the heater assembly means that the aerosol-forming substrate, in the gaseous phase and possibly in the liquid phase, can easily be continued through the heater assembly.
Варианты осуществления изобретения будут далее описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:Embodiments of the invention will now be described solely by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации системы, включающей картридж, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 1a-1d show schematic illustrations of a system including a cartridge, in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 2 показана схематическая иллюстрация механизма фиксации для мундштучной части системы, показанной на фиг. 1;in fig. 2 is a schematic illustration of the locking mechanism for the mouthpiece of the system shown in FIG. 1;
на фиг. 3 показан покомпонентный вид картриджа, показанного на фиг. 1a-1d;in fig. 3 is an exploded view of the cartridge shown in FIG. 1a-1d;
на фиг. 4 показан покомпонентный вид альтернативного картриджа для применения в системе, как показано на фиг. 1a-1d;in fig. 4 is an exploded view of an alternative cartridge for use in the system as shown in FIG. 1a-1d;
на фиг. 5a показан вид снизу в перспективе картриджа, показанного на фиг. 2;in fig. 5a is a bottom perspective view of the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 5b показан вид сверху в перспективе картриджа, показанного на фиг. 2, с удаленным покрытием;in fig. 5b is a top perspective view of the cartridge shown in FIG. 2, with the coating removed;
на фиг. 6 показан подробный вид нагревателя в сборе, использующегося в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 6 is a detailed view of the heater assembly used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 7 показан подробный вид альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 7 is a detailed view of an alternative heater assembly that may be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 8 показан подробный вид дополнительного альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 8 is a detailed view of an optional alternative heater assembly that can be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 9 показан подробный вид еще одного дополнительного альтернативного нагревателя в сборе, который может быть использован в картридже, показанном на фиг. 2;in fig. 9 is a detailed view of yet another optional alternative heater assembly that can be used in the cartridge shown in FIG. 2;
на фиг. 10 показан подробный вид альтернативного механизма для осуществления электрического контакта между устройством и нагревателем в сборе;in fig. 10 shows a detailed view of an alternative mechanism for making electrical contact between the device and the heater assembly;
на фиг. 11a-11b проиллюстрированы некоторые формы корпуса картриджа, которые могут быть использованы для обеспечения правильного выравнивания картриджа в устройстве;in fig. 11a-11b illustrate some forms of cartridge housing that can be used to ensure proper alignment of the cartridge in the device;
на фиг. 12a показан подробный вид нитей нагревателя, на котором показан мениск жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями;in fig. 12a is a detailed view of the heater filaments showing the meniscus of the aerosol forming liquid substrate between the filaments;
на фиг. 12b показан подробный вид нитей нагревателя, на котором показан мениск жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями и капиллярный материал, проходящий между нитями;in fig. 12b is a detailed view of the heater filaments showing a meniscus of aerosol forming liquid substrate between the filaments and capillary material passing between the filaments;
на фиг. 13a, 13b и 13c проиллюстрированы альтернативные способы изготовления нагревателя в сборе в соответствии с изобретением; иin fig. 13a, 13b and 13c illustrate alternative methods of making a heater assembly in accordance with the invention; And
на фиг. 14 проиллюстрирована альтернативная конструкция части для хранения жидкости, включающей нагреватель в сборе.in fig. 14 illustrates an alternative construction of a liquid storage portion including a heater assembly.
На фиг. 15a и 15b проиллюстрированы дополнительные альтернативные варианты осуществления части для хранения жидкости, включающей нагреватель в сборе.In FIG. 15a and 15b illustrate further alternative embodiments of the liquid storage portion including the heater assembly.
На фиг. 16 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления ориентации потока воздуха и картриджа относительно устройства, генерирующего аэрозоль;In FIG. 16 illustrates an alternate embodiment of airflow and cartridge orientation relative to the aerosol generating device;
На фиг. 17 показано поперечное сечение системы картриджа с материалом с высокой удерживающей способностью и прохождение воздуха через HRM;In FIG. 17 shows a cross-sectional view of the high retention material cartridge system and the passage of air through the HRM;
на фиг. 18 показано поперечное сечение еще одной системы картриджа с материалом с высокой удерживающей способностью и прохождение воздуха через картридж;in fig. 18 shows a cross-sectional view of yet another high retention material cartridge system and the passage of air through the cartridge;
на фиг. 19 показан покомпонентный вид системы картриджа, показанной на фиг. 18;in fig. 19 is an exploded view of the cartridge system shown in FIG. 18;
на фиг. 20 показано поперечное сечение системы картриджа с жидкостью и прохождение воздуха через жидкость.in fig. 20 shows a cross section of the fluid cartridge system and the passage of air through the fluid.
На фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации системы, генерирующей аэрозоль, включающей картридж, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На фиг. 1a показан схематический вид устройства 10, генерирующего аэрозоль, и отдельного картриджа 20, которые вместе образуют систему, генерирующую аэрозоль. В данном примере система, генерирующая аэрозоль, является электрически управляемой курительной системой.In FIG. 1a-1d show schematic illustrations of an aerosol generating system including a cartridge, in accordance with an embodiment of the invention. In FIG. 1a shows a schematic view of an
Картридж 20 содержит субстрат, образующий аэрозоль, и выполнен с возможностью вмещения в полость 18 внутри устройства. Картридж 20 должен быть выполнен с возможностью замены пользователем, если субстрат, образующий аэрозоль, обеспеченный в картридже, исчерпан. На фиг. 1a показан картридж 20 сразу перед вставкой в устройство, при этом стрелка 1, показанная на фиг. 1a, указывает на направление вставки картриджа.The
Устройство 10, генерирующее аэрозоль, является портативным и имеет размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Устройство 10 содержит главную часть 11 и мундштучную часть 12. Главная часть 11 содержит батарею 14, такую как литий-железо-фосфатная батарея, управляющую электронику 16 и полость 18. Мундштучная часть 12 соединена с главной частью 11 посредством шарнирного соединения 21 и может перемещаться между открытым положением, как показано на фиг. 1, и закрытым положением, как показано на фиг. 1d. Мундштучная часть 12 расположена в открытом положении для обеспечения вставки и удаления картриджей 20 и расположена в закрытом положении, когда система должна быть использована для генерирования аэрозоля, как будет описано. Мундштучная часть содержит множество впускных отверстий 13 для воздуха и выпускное отверстие 15. При использовании, пользователь делает затяжку со стороны выпускного отверстия для втягивания воздуха сквозь впускные отверстия 13 для воздуха через мундштучную часть в выпускное отверстие 15 и впоследствии в рот или легкие пользователя. Внутренние перегородки 17 обеспечены для того, чтобы вынуждать воздух протекать через мундштучную часть 12 мимо картриджа, как будет описано.The
Полость 18имеет круглое поперечное сечение и такой размер, чтобы вмещать корпус 24 картриджа 20. Электрические соединители 19 обеспечены по сторонам полости 18 для обеспечения электрического соединения между управляющей электроникой 16 и батареей 14 и соответствующими электрическими контактами на картридже 20.
На фиг. 1b показана система, показанная на фиг. 1a, со вставленным в полость 18 картриджем и удаленным покрытием 26. В данном положении электрические соединители находятся напротив электрических контактов на картридже, как будет описано.In FIG. 1b shows the system shown in FIG. 1a with the cartridge inserted into
На фиг. 1c показана система, показанная на фиг. 1b, с полностью удаленным покрытием 26 и перемещенной в закрытое положение мундштучной частью 12.In FIG. 1c shows the system shown in FIG. 1b with the
На фиг. 1d показана система, показанная на фиг. 1c, с находящейся в закрытом положении мундштучной частью 12. Мундштучная часть 12 удерживается в закрытом положении механизмом фиксации, как схематически проиллюстрировано на фиг. 2. На фиг. 2 проиллюстрирована главная часть 11 и мундштучная часть 12, соединенные посредством шарнирного соединения 21. Мундштучная часть 12 содержит проходящий вовнутрь зуб 8. Когда мундштучная часть находится в закрытом положении, зуб 8 зацепляет фиксатор 6 на главной части устройства. Фиксатор 6 смещается пружиной 5 смещения для зацепления зуба 8. Кнопка 4 прикрепляется к фиксатору 6. Кнопка 4 может быть нажата пользователем в противоположность действию пружины 5 смещения для высвобождения зуба 8 из фиксатора 6, что позволяет мундштучной части перемещаться в открытое положение. Теперь специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы другие подходящие механизмы для удерживания мундштука в закрытом положении, такие как защелкивающееся соединение или магнитный затвор.In FIG. 1d shows the system shown in FIG. 1c with the
Мундштучная часть 12 в закрытом положении удерживает картридж в электрическом контакте с электрическими соединителями 19, так что при использовании поддерживается хорошее электрическое соединение независимо от ориентации системы. Мундштучная часть 12 может включать кольцевой эластомерный элемент, который контактирует с поверхностью картриджа и сжимается между жестким элементом корпуса мундштука и картриджем, когда мундштучная часть 12 находится в закрытом положении. Это обеспечивает поддержание хорошего электрического соединения несмотря на допуски на изготовление.The
Конечно, в качестве альтернативы или дополнения могут быть использованы другие механизмы для поддержания хорошего электрического соединения между картриджем и устройством. Например, корпус 24 картриджа 20 может быть оснащен резьбой или канавкой (не проиллюстрированной), которая входит в зацепление с соответствующей канавкой или резьбой (не проиллюстрировано), образованную в стенке полости 18. Резьбовое соединение между картриджем и устройством может быть использовано для обеспечения правильного вращательного выравнивания, а также удерживания картриджа в полости и обеспечения хорошего электрического соединения. Резьбовое соединение может распространяться только на половину оборота или меньше картриджа или может распространяться на несколько оборотов. В качестве альтернативы или дополнения, электрические соединители 19 могут быть смещены для обеспечения контакта с контактами на картридже, как будет описано со ссылкой на фиг. 8.Of course, alternative or additional mechanisms may be used to maintain a good electrical connection between cartridge and device. For example, the
На фиг. 3 показан покомпонентный вид картриджа 20. Картридж 20 содержит, в целом, круглый цилиндрический корпус 24, который имеет размер и форму, выбранные для вмещения в полость 18. Корпус содержит капиллярный материал 22, который пропитан жидким субстратом, образующим аэрозоль. В данном примере субстрат, образующий аэрозоль, содержит 39% по весу глицерина, 39% по весу пропиленгликоля, 20% по весу воды и ароматизаторов и 2% по весу никотина. Капиллярный материал является материалом, который активно передает жидкость от одного конца к другому, и может быть изготовлен из любого подходящего материала. В данном примере капиллярный материал образован из полиэфира.In FIG. 3 shows an exploded view of
Корпус имеет открытый конец, к которому прикрепляется нагреватель в сборе 30. Нагреватель в сборе 30 содержит субстрат 34, имеющий отверстие 35, образованное в нем, пару электрических контактов 32, прикрепленных к субстрату и отделенных друг от друга зазором 33, и множество электрически проводящих нитей 36 нагревателя, заполняющих отверстие и прикрепленных к электрическим контактам на противоположных сторонах отверстия 35.The housing has an open end to which a
Нагреватель в сборе 30 покрыт съемным покрытием 26. Покрытие содержит непроницаемый для жидкости лист пластмассы, который приклеен к нагревателю в сборе, но который может быть легко снят. Выступ обеспечен на стороне покрытия для обеспечения пользователю возможности взяться за покрытие при его снятии. Теперь специалисту в данной области техники будет очевидно, что несмотря на то, что приклеивание описано в качестве способа крепления непроницаемого листа пластмассы к нагревателю в сборе, могут быть использованы другие способы, известные специалистам в данной области техники, включая тепловую склейку или ультразвуковую сварку, при условии, что покрытие может быть легко удалено потребителем.The
На фиг. 4 показан покомпонентный вид альтернативного приведенного в качестве примера картриджа. Картридж, показанный на фиг. 4, имеет такие же размер и форму, что и картридж, показанный на фиг. 3, и имеет такой же корпус и нагреватель в сборе. Тем не менее, капиллярный материал внутри картриджа, показанного на фиг. 4, отличается от капиллярного материала, показанного на фиг. 3. Картридж, показанный на фиг. 4, содержит два отдельных капиллярных материала 27, 28. Диск первого капиллярного материала 27 обеспечен для контакта с элементом 36, 32 нагревателя при использовании. Большая часть второго капиллярного материала 28 обеспечена на противоположной стороне первого капиллярного материала 27 относительно нагревателя в сборе. Как первый капиллярный материал, так и второй капиллярный материал удерживают жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Первый капиллярный материал 27, который находится в контакте с элементом нагревателя, имеет более высокую температуру термического разложения (по меньшей мере 160°C или выше, такую как приблизительно 250°C), чем второй капиллярный материал 28. Первый капиллярный материал 27 эффективно действует как разделитель, отделяющий элемент 36, 32 нагревателя от второго капиллярного материала 28, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. Перепад температур в первом капиллярном материале таков, что второй капиллярный материал подвергается воздействию температур ниже его температуры теплового разложения. Второй капиллярный материал 28 может быть выбран таким образом, чтобы обладать лучшими капиллярными свойствами, чем первый капиллярный материал 27, может удерживать больше жидкости на единицу объема, чем первый капиллярный материал, и может быть дешевле первого капиллярного материала. В данном примере первый капиллярный материал представляет собой теплостойкий материал, такой как стеклопластик или материал, содержащий стеклопластик, и второй капиллярный материал представляет собой полимер, такой как подходящий капиллярный материал. Приведенные в качестве примера подходящие капиллярные материалы включают капиллярные материалы, обсужденные в данном документе, и в альтернативных вариантах осуществления могут включать полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полиэтилентерефталат (PET).In FIG. 4 is an exploded view of an alternative exemplary cartridge. The cartridge shown in Fig. 4 has the same size and shape as the cartridge shown in FIG. 3 and has the same housing and heater assembly. However, the capillary material inside the cartridge shown in FIG. 4 differs from the capillary material shown in FIG. 3. The cartridge shown in FIG. 4 comprises two separate
На фиг. 5a показан вид снизу в перспективе картриджа, показанного на фиг. 3. Как показано на фиг. 5a, нагреватель в сборе продолжается в боковой плоскости и продолжается в сторону за пределы корпуса 24, так что нагреватель в сборе образует фланец вокруг верхней части корпуса 24. Открытые части электрических контактов 32 обращены в направлении вставки картриджа, так что, когда картридж полностью вставлен в полость 18, открытые части контактов 32 находятся в контакте с электрическими соединителями 19. Выступ, обеспеченный на стороне покрытия 26 для обеспечения пользователю возможности взяться за покрытие при его снятии, может быть хорошо виден. На фиг. 5a также проиллюстрирована задающая часть 25, образованная на основании картриджа для обеспечения правильной ориентации картриджа в полости устройства. Задающая часть 25 является частью корпуса 24, изготовленного методом литья под давлением, и выполнена с возможностью вмещения в соответствующий паз (не проиллюстрированный) в основании полости 18. После вмещения задающей части 25 в паз в полости, контакты 32 выравниваются с соединителями 19.In FIG. 5a is a bottom perspective view of the cartridge shown in FIG. 3. As shown in FIG. 5a, the heater assembly extends laterally and extends laterally beyond the
На фиг. 5b показан вид сверху в перспективе картриджа, показанного на фиг. 3, с удаленным покрытием. Нити 36 нагревателя являются открытыми в отверстии 35 в субстрате 34, так что испаренный субстрат, образующий аэрозоль, может выходить в поток воздуха через нагреватель в сборе.In FIG. 5b is a top perspective view of the cartridge shown in FIG. 3, with the coating removed. The
Корпус 24 образован из термопласта, такого как полипропилен. Нагреватель в сборе 30 приклеен к корпусу 24 в данном примере. Тем не менее, существует несколько возможных способов сборки и заполнения картриджа.
Корпус картриджа может быть образован посредством литья под давлением. Капиллярные материалы 22, 27, 28 могут быть образованы посредством отрезания подходящих длин капиллярного материала от длинного стержня капиллярных волокон. Нагреватель в сборе может быть собран с использованием процесса, как описано со ссылкой на фиг. 11a, 11b и 11c. В одном варианте осуществления сборка картриджа осуществляется следующим образом: сначала в корпус 24 вставляется один или несколько капиллярных материалов 22, 27, 28. Затем заданный объем жидкого субстрата, образующего аэрозоль, вводится в корпус 24 и впитывается капиллярными материалами. Затем нагреватель в сборе 30 проталкивается в направлении открытого конца корпуса и прикрепляется к корпусу 24 посредством приклеивания, сварки, тепловой склейки, ультразвуковой сварки или других способов, которые теперь будут очевидны специалисту в данной области техники. Температура корпуса предпочтительно удерживается ниже 160°C во время любой операции уплотнения для предотвращения нежелательного удаления летучих соединений из субстрата, образующего аэрозоль. Капиллярный материал после разрезания может иметь такую длину, чтобы продолжаться наружу открытого конца корпуса 24 до тех пор, пока он не будет сжат нагревателем в сборе. Это способствует транспортировке субстрата, образующего аэрозоль, в промежутки элемента нагревателя при использовании.The cartridge body may be formed by injection molding.
В другом варианте осуществления вместо прижатия нагревателя в сборе 30 к корпусу 24, а затем уплотнения, нагреватель в сборе и открытый конец корпуса могут быть сначала подвергнуты быстрому нагреву, а затем прижаты друг к другу для связывания нагревателя в сборе 30 и корпуса 24.In another embodiment, instead of pressing the
Также возможным является объединение нагревателя в сборе 30 и корпуса 24 перед заполнением корпуса субстратом, образующим аэрозоль, а затем введение субстрата, образующего аэрозоль, внутрь корпуса 24. В данном случае нагреватель в сборе может быть прикреплен к картриджу с использованием любых описанных способов. Нагреватель в сборе или корпус затем прокалывается с использованием полой иглы и субстрат, образующий аэрозоль, вводится в капиллярный материал 22, 27, 28. Любое отверстие, выполненное полой иглой, затем уплотняется посредством тепловой склейки или с использованием уплотнительной ленты.It is also possible to combine
На фиг. 6 показана иллюстрация первого нагревателя в сборе 30 в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе содержит сетку, образованную из нержавеющей стали марки 304L, с размером сетки приблизительно 400 меш по стандарту США (приблизительно 400 нитей на дюйм). Нити имеют диаметр приблизительно 16 мкм. Сетка соединена с электрическими контактами 32, которые отделены друг от друга зазором 33 и образованы из медной фольги, имеющей толщину приблизительно 30 мкм. Электрические контакты 32 обеспечены на полиимидном субстрате 34, имеющем толщину приблизительно 120 мкм. Нити, образующие сетку, образуют промежутки между нитями. Промежутки в данном примере имеют ширину приблизительно 37 мкм, хотя могут быть использованы большие или меньшие промежутки. Использование сетки с данными приблизительными размерами обеспечивает возможность образования в промежутках мениска субстрата, образующего аэрозоль, и втягивания сеткой нагревателя в сборе субстрата, образующего аэрозоль, за счет капиллярного действия. Открытая площадь сетки, т.е. отношение площади промежутков к общей площади сетки, преимущественно составляет от 25 до 56%. Общее сопротивление нагревателя в сборе составляет приблизительно 1 Ом. Сетка предоставляет значительную часть данного сопротивления, так что большая часть тепла производится сеткой. В данном примере сетка имеет электрическое сопротивление, которое более чем в 100 раз превышает электрическое сопротивление электрических контактов 32.In FIG. 6 shows an illustration of a
Субстрат 34 является электрически изолирующим и в данном примере образован из полиимидного листа, имеющего толщину приблизительно 120 мкм. Субстрат имеет круглую форму и диаметр 8 мм. Сетка имеет прямоугольную форму и длину сторон 5 мм и 2 мм. Данные размеры предоставляют возможность выполнения полной системы, имеющей размер и форму, подобные традиционной сигарете или сигаре. Другим примером размеров, которые были признаны эффективными, являются круглый субстрат диаметром 5 мм и прямоугольная сетка размером 1 мм × 4 мм.
На фиг. 7 показана иллюстрация альтернативного приведенного в качестве примера нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 7, является подобным показанному на фиг. 6, но сетка 36 заменена матрицей параллельных электрически проводящих нитей 37. Матрица нитей 37 образована из нержавеющей стали марки 304L и имеет диаметр приблизительно 16 мкм. Субстрат 34 и медный контакт 32 являются такими же, как описано со ссылкой на фиг. 6.In FIG. 7 is an illustration of an alternative exemplary heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 7 is similar to that shown in FIG. 6, but the
На фиг. 8 показана иллюстрация еще одного альтернативного нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 8, является подобным показанному на фиг. 7, но в нагревателе в сборе, показанном на фиг. 8, нити 37 связаны непосредственно с субстратом 34 и контакты 32 затем связаны с нитями. Как и раньше, контакты 32 отделены друг от друга изолирующим зазором 33 и образованы из медной фольги, имеющей толщину приблизительно 30 мкм. Подобная компоновка нитей субстрата и контактов может быть использована для нагревателя сеточного типа, как показано на фиг. 6. Наличие контактов в качестве крайнего слоя может являться благоприятным для обеспечения надежного электрического контакта с источником питания.In FIG. 8 shows an illustration of yet another alternative heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 8 is similar to that shown in FIG. 7, but in the heater assembly shown in FIG. 8,
На фиг. 9 показана иллюстрация альтернативного нагревателя в сборе в соответствии с изобретением. Нагреватель в сборе, показанный на фиг. 9, содержит множество нитей 38 нагревателя, которые вместе с электрическими контактами 39 образуют одно целое. Как нити, так и электрические контакты образованы из фольги из нержавеющей стали, которая протравливается для образования нитей 38. Контакты 39 отделены зазором 33 за исключением тех случаев, когда соединены нитями 38. Фольга из нержавеющей стали обеспечена на полиимидном субстрате 34. Нити 38 снова предоставляют значительную часть данного сопротивления, так что большая часть тепла производится нитями. В данном примере нити 38 имеют электрическое сопротивление, которое более чем в 100 раз превышает электрическое сопротивление электрических контактов 39.In FIG. 9 shows an illustration of an alternative heater assembly in accordance with the invention. The heater assembly shown in Fig. 9 comprises a plurality of
В картридже, показанном на фиг. 3, 4 и 5, контакты 32 и нити 36, 38 расположены между слоем 34 субстрата и корпусом 24. Тем не менее, возможной является установка нагревателя в сборе на корпусе картриджа иным образом, чтобы полиимидный субстрат был расположен непосредственно рядом с корпусом 24. На фиг. 10 проиллюстрирована компоновка данного типа. На фиг. 10 показан нагреватель в сборе, содержащий сетку 56 из нержавеющей стали, прикрепленную к контактам 52 из медной фольги. Медные контакты 52 прикреплены к полиимидному субстрату 54. Отверстие 55 образовано в полиимидном субстрате 54. Полиимидный субстрат приварен к корпусу 24 картриджа. Капиллярный материал 22, пропитанный субстратом, образующим аэрозоль, заполняет корпус и продолжается через отверстие для контакта с сеткой 55. Как показано, картридж вмещается в главную часть 11 устройства и удерживается между электрическими соединителями 59 и мундштучной частью 12. В данном варианте осуществления для электрического соединения электрических соединителей 59 с контактами 52 соединители 59 выполнены с возможностью прокалывания полиимидного субстрата 54, как показано. Электрические соединители выполнены с заостренными концами и вступают в контакт с нагревателем в сборе под действием пружин 57. Может быть выполнено предварительное прорезание полиимидного субстрата для обеспечения хорошего электрического контакта или на нем могут быть обеспечены отверстия, так что прокалывание субстрата может не являться необходимым. Пружины 57 также обеспечивают поддержание хорошего электрического контакта между контактами 52 и соединителями 59 независимо от ориентации системы в отношении гравитации.In the cartridge shown in Fig. 3, 4, and 5, pins 32 and
Одно из средств обеспечения правильной ориентации картриджа 20 в полости 18 устройства было описано со ссылкой на фиг. 5a и 5b. Задающая часть 25 может быть образована в качестве части формованного корпуса 24 картриджа для обеспечения правильной ориентации. Тем не менее, очевидно, что возможны другие способы обеспечения правильной ориентации картриджа. В частности, если корпус изготовлен методом литья под давлением, существуют практически неограниченные возможности в отношении формы картриджа. После выбора необходимого внутреннего объема картриджа, форма картриджа может быть выполнена таким образом, чтобы подходить под любую полость. На фиг. 11a показан базовый вид одного возможного корпуса 70 картриджа, который обеспечивает ориентацию картриджа в двух возможных ориентациях. Корпус 70 картриджа включает две симметрично расположенные канавки 72. Канавки могут продолжается частично или полностью вверх по стороне корпуса 70. Соответствующие ребра (не проиллюстрированные) могут быть образованы на стенках полости устройства, так что картридж может быть вмещен в полость только с двумя возможными ориентациями. В варианте осуществления, показанном на фиг. 11a, возможным является наличие лишь одного ребра в полости, так что одна из канавок 72 не заполняется ребром и может быть использована в качестве канала для потока воздуха внутри устройства. Конечно, возможным является ограничение картриджа одной ориентацией внутри полости посредством обеспечения только одной канавки в корпусе. Это проиллюстрировано на фиг. 11b, на которой показан корпус 74 картриджа с одной канавкой 76.One means of ensuring the correct orientation of the
Несмотря на то, что в описанных вариантах осуществления имеются картриджи с корпусами, имеющими по существу круглое поперечное сечение, возможным конечно же является образование корпусов картриджа других форм, таких как прямоугольное поперечное сечение или треугольное поперечное сечение. Данные формы корпуса обеспечат необходимую ориентацию внутри полости соответствующей формы для обеспечения электрического соединения между устройством и картриджем.While cartridges with bodies having a substantially circular cross section are available in the described embodiments, it is of course possible to form cartridge bodies of other shapes, such as a rectangular cross section or a triangular cross section. These body shapes will provide the necessary orientation within the appropriately shaped cavity to provide an electrical connection between the device and the cartridge.
Капиллярный материал 22 преимущественно ориентирован в корпусе 24 таким образом, чтобы передавать жидкость на нагреватель в сборе 30. После сборки картриджа нити 36, 37, 38 нагревателя могут находиться в контакте с капиллярным материалом 22 и, следовательно, субстрат, образующий аэрозоль, может передаваться непосредственно на сеточный нагреватель. На фиг. 12a показан подробный вид нитей 36 нагревателя в сборе, на котором показан мениск 40 жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями 36 нагревателя. Как показано, субстрат, образующий аэрозоль, находится в контакте с большей частью поверхности каждой нити, так что большая часть тепла, сгенерированного нагревателем в сборе, продолжается непосредственно в субстрат, образующий аэрозоль. В отличие от этого, в традиционных нагревателях в сборе с фитилем и катушкой лишь небольшая часть проволоки нагревателя находится в контакте с субстратом, образующим аэрозоль. На фиг. 12b показан подробный вид, подобный показанному на фиг. 12a, на котором показан пример капиллярного материала 27, который продолжается внутрь промежутков между нитями 36. Капиллярный материал 27 является первым капиллярным материалом, показанным на фиг. 4. Как показано, транспортировка жидкости на нити может быть обеспечена посредством обеспечения капиллярного материала, содержащего тонкие нити волокон, которые проходят внутрь промежутков между нитями 36.The
При использовании нагреватель в сборе работает путем резистивного нагрева. Ток продолжается через нити 36, 37, 38 под управлением управляющей электроники 16 для нагрева нитей до необходимого температурного диапазона. Сетка или матрица нитей имеет значительно более высокое электрическое сопротивление, чем электрические контакты 32 и электрические соединители 19, так что высокие температуры локализуются на нитях. Система может быть выполнена с возможностью генерирования тепла посредством обеспечения электрического тока на нагреватель в сборе в ответ на затяжку пользователем или может быть выполнена с возможностью непрерывного генерирования тепла, пока устройство находится во «включенном» состоянии. Различные материалы для нитей могут подходить для различных систем. Например, в непрерывно нагреваемой системе подходящими являются графитовые нити, поскольку они имеют относительно низкую удельную теплоемкость и совместимы с нагревом с использованием низкого тока. В системе, активируемой при затяжке, в которой тепло генерируется кратковременными вспышками с использованием импульсов высокого тока, нити из нержавеющей стали, имеющие высокую удельную теплоемкость, могут являться более подходящими.In use, the heater assembly works by resistive heating. The current continues through the
В системе, активируемой при затяжке, устройство может содержать датчик затяжки, выполненный с возможностью обнаружения того, что пользователь втягивает воздух через мундштучную часть. Датчик затяжки (не проиллюстрированный) соединен с управляющей электроникой 16 и управляющая электроника 16 выполнена с возможностью подачи тока на нагреватель в сборе 30 только при определении того, что пользователь осуществляет затяжку из устройства. Любой подходящий датчик потока воздуха может быть использован в качестве датчика затяжки, например, микрофон.In a puff-activated system, the device may include a puff sensor configured to detect that the user is drawing air through the mouthpiece. A puff sensor (not illustrated) is coupled to control
В возможном варианте осуществления изменения сопротивления одной или нескольких нитей 36, 38 или элемента нагревателя в целом могут быть использованы для обнаружения изменения температуры элемента нагревателя. Это может быть использовано для регулировки питания, подаваемого на элемент нагревателя, для обеспечения того, чтобы он оставался в пределах необходимого температурного диапазона. Резкие изменения температуры могут также использоваться в качестве показателей для обнаружения изменений потока воздуха после элемента нагревателя в результате затяжки пользователем из системы. Одна или несколько нитей могут являться специально предназначенными температурными датчиками и могут быть образованы из материала, имеющего подходящий для данной цели температурный коэффициент сопротивления, такого как сплав железа и алюминия, Ni-Cr, платина, вольфрам или проволока из сплавов.In an exemplary embodiment, changes in the resistance of one or
Поток воздуха через мундштучную часть при использовании системы проиллюстрирован на фиг. 1d. Мундштучная часть включает внутренние перегородки 17, которые в качестве одного целого сформованы с внешними стенками мундштучной части и обеспечивают поток воздуха через нагреватель в сборе 30 на картридж, где испаряется субстрат, образующий аэрозоль, при втягивании воздуха из впускных отверстий 13 в выпускное отверстие 15. По мере прохождения воздуха через нагреватель в сборе испаренный субстрат вовлекается в поток воздуха и охлаждается для образования аэрозоля перед выходом из выпускного отверстия 15. Соответственно, при использовании субстрат, образующий аэрозоль, по мере испарения продолжается через нагреватель в сборе посредством прохождения через промежутки между нитями 36, 37, 38.The flow of air through the mouthpiece when using the system is illustrated in FIG. 1d. The mouthpiece includes
Существует ряд возможностей в отношении изготовления и материалов нагревателя в сборе. На фиг. 13a показана схематическая иллюстрация первого способа изготовления нагревателя в сборе. Ряд отверстий 82 предоставляется в рулоне полиимидной пленки 80. Отверстия 82 могут быть образованы посредством штамповки. Полосы медной фольги 84 наносятся на полиимидную пленку 80 между отверстиями. Ленты сетки 86 из нержавеющей стали затем наносятся на полиимидную пленку 80 поверх медной фольги 84 и отверстий 82 в направлении, перпендикулярном полосам медной фольги. Отдельные нагреватели в сборе 30 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия 82. Каждый нагреватель в сборе 30 включает часть медной фольги на противоположных сторонах отверстия, образующей электрические контакты, и полоска сетки из нержавеющей стали заполняет отверстие от одной части меди до другой, как показано на фиг. 6.There are a number of possibilities regarding the manufacture and materials of the heater assembly. In FIG. 13a is a schematic illustration of a first method for manufacturing a heater assembly. A series of
На фиг. 13b проиллюстрирован еще один возможный процесс изготовления. В процессе, показанном на фиг. 13b, полиимидная пленка 80 типа, использующегося в процессе, показанном на фиг. 13a, покрывается фольгой 90 из нержавеющей стали. Полиимидная пленка 80 имеет ряд образованных в ней отверстий 82, но данные отверстия покрыты фольгой 90 из нержавеющей стали. Фольга 90 затем протравливается для образования нитей 38, заполняющих отверстия 82, и отделения частей контакта на противоположных сторонах отверстий. Отдельные нагреватели в сборе 92 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия 82. Это предоставляет нагреватель в сборе типа, показанного на фиг. 9.In FIG. 13b illustrates another possible manufacturing process. In the process shown in FIG. 13b,
На фиг. 13c проиллюстрирован дополнительный альтернативный процесс. В процессе, показанном на фиг. 13c, сначала подготавливается материал 100 на основе графита. Материал 100 на основе графита содержит полосы электрически резистивных волокон, подходящих для применения в качестве нитей нагревателя, рядом с полосами относительно непроводящих волокон. Данные полосы волокон сплетаются вместе с полосами относительно электрически проводящих волокон, которые проходят перпендикулярно резистивным и непроводящим волокнам. Данный материал 100 затем связывается со слоем полиимидной пленки 80 типа, описанного со ссылкой на фиг. 13a и 13b, имеющего ряд отверстий 82. Отдельные нагреватели в сборе 102 могут затем вырезаться или штамповаться вокруг каждого отверстия. Каждый нагреватель в сборе 102 включает часть полосы проводящих волокон на противоположных сторонах отверстия и полосы электрически резистивных волокон, заполняющих отверстие.In FIG. 13c illustrates a further alternative process. In the process shown in FIG. 13c, the graphite-based
Конструкция картриджа, показанная на фиг. 5a и 5b, имеет несколько преимуществ. Тем не менее, возможны альтернативные конструкции картриджа, использующие подобный тип нагревателя в сборе. На фиг. 14 проиллюстрирована альтернативная конструкция картриджа, которая подходит для различных схем потока воздуха через систему. В варианте осуществления, показанном на фиг. 14, картридж 108 выполнен с возможностью вставки в устройство в направлении, указанном стрелкой 110. Картридж 108 содержит корпус 112, который имеет форму, подобную половине цилиндра, и одна сторона которого открыта. Нагреватель в сборе 114 располагается на открытой стороне и приклеивается или приваривается к корпусу 112. Нагреватель в сборе 114 содержит электрически изолирующий субстрат 116, такой как полиимид, имеющий образованное в нем отверстие. Элемент нагревателя, содержащий сетку 118 из нержавеющей стали и пару контактных полосок 120, связан с электрически изолирующим субстратом 116 и заполняет отверстие. Контактные полоски 120 огибают корпус 112 для образования контактных площадок на изогнутой поверхности корпуса. Электрические контактные площадки выполнены с возможностью контакта с соответствующими контактами (не проиллюстрированными) в устройстве, генерирующем аэрозоль. Корпус 112 заполнен капиллярным материалом (невидимым на фиг. 14), пропитанным субстратом, образующим аэрозоль, как описано со ссылкой на вариант осуществления, показанный на фиг. 1a-1d.The cartridge design shown in Fig. 5a and 5b has several advantages. However, alternative cartridge designs using a similar type of heater assembly are possible. In FIG. 14 illustrates an alternative cartridge design that is suitable for various air flow patterns through the system. In the embodiment shown in FIG. 14,
Картридж, показанный на фиг. 14, выполнен с возможностью потока воздуха через нагреватель в сборе 114 в направлении, противоположном стрелке 110. Воздух втягивается в систему через впускное отверстие для воздуха, обеспеченное в главной части устройства, и всасывается через нагреватель в сборе 114 в мундштучную часть устройства (или картриджа) и в рот пользователя. Воздух, втягивающийся в систему, может быть направлен, например, в направлении, параллельно вдоль сетки 118, соответствующим расположением впускных отверстий для воздуха.The cartridge shown in Fig. 14 is configured to flow air through the
Альтернативные варианты осуществления картриджа 108 проиллюстрированы на фиг. 15a и 15b. На фиг. 15a дополнительно показаны контактные полоски 120, расположенные на расстоянии друг от друга и проходящие по длине внешней поверхности, имеющей сетку 118. На фиг. 15b дополнительно показаны контакты 120, имеющие приблизительно L-образную форму. Обе конструкции картриджа, проиллюстрированные на фиг. 15a и 15b, могут быть использованы для обеспечения еще больших площадей контакта для дополнительного обеспечения простого контакта с контактами 19 при необходимости. Полоски 120, как проиллюстрировано на фиг. 15a, могут быть также выполнены с возможностью скольжения по контакту 19, который выполнен в рельсовой конфигурации (не проиллюстрированной) для приема полосок 120 для дополнительного расположения картриджа. Такая рельсовая конфигурация может преимущественно предоставлять периодическую очистку контактов 19, поскольку вставка и удаление картриджа будут иметь чистящий эффект на основе трения контакта, скользящего внутрь и наружу по рельсам.Alternative embodiments of
На фиг. 16 проиллюстрирован еще один вариант осуществления системы, генерирующей аэрозоль, включающей проницаемый для жидкости электрический нагреватель в сборе. На фиг. 16 проиллюстрирована система, в которой нагреватель в сборе 30 обеспечен на конце картриджа 20, который находится напротив мундштучной части 12. Поток воздуха попадает во впускное отверстие 1601 для воздуха и продолжается мимо нагревателя в сборе и через выпускное отверстие 1603 для воздуха вдоль маршрута 1605 потока. Электрические контакты могут быть расположены в любом удобном месте. Такая конфигурация является преимущественной, поскольку она обеспечивает более короткие электрические соединения внутри системы.In FIG. 16 illustrates yet another embodiment of an aerosol generating system including a liquid-permeable electrical heater assembly. In FIG. 16 illustrates a system in which a
Другие конструкции картриджа, включающие нагреватель в сборе в соответствии с настоящим изобретением, могут быть теперь представлены специалистом в данной области техники. Например, картридж может включать в себя мундштучную часть, может включать в себя более одного нагревателя в сборе и может иметь любую необходимую форму. Кроме этого, нагреватель в сборе в соответствии с изобретением может использоваться в системах других типов, отличающихся от уже описанных, таких как увлажнители, освежители воздуха и другие системы, генерирующие аэрозоль.Other cartridge designs incorporating a heater assembly in accordance with the present invention may now be provided by one of skill in the art. For example, the cartridge may include a mouthpiece, may include more than one heater assembly, and may be of any desired shape. In addition, the heater assembly according to the invention can be used in other types of systems than those already described, such as humidifiers, air fresheners and other aerosol generating systems.
Приведенные в качестве примера варианты осуществления, описанные выше, представлены для пояснения, а не ограничения. Ввиду вышеописанных приведенных в качестве примера вариантов осуществления, другие варианты осуществления, соответствующие вышеуказанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления, теперь будут очевидны специалисту в данной области техники.The exemplary embodiments described above are provided for illustration and not limitation. In view of the above exemplary embodiments, other embodiments corresponding to the above exemplary embodiments will now be apparent to a person skilled in the art.
На фиг. 17 проиллюстрировано поперечное сечение системы картриджа, при этом маршрут потока содержит поток воздуха, направленный через картридж. Проницаемый для жидкости нагреватель, например, сеточный нагреватель 30, содержит электрически проводящие нити 36 нагревателя, заполняющие отверстие корпуса 400. Для уплотнения верхней части корпуса 400 уплотнительный слой 48, например, полимерный слой, обеспечен между верхним краем корпуса 400 и нагревателем 30. Кроме того, уплотнительный диск 47, например, полимерный диск, обеспечен на верхней стороне нагревателя 30. С использованием уплотнительного диска 47 может осуществляться управление потоком воздуха через нагреватель, в частности, могут быть обеспечены ограничения потока воздуха. Уплотнительный диск может быть также расположен на нижней стороне нагревателя 30.In FIG. 17 illustrates a cross-sectional view of the cartridge system, with the flow path comprising airflow directed through the cartridge. A liquid-permeable heater, such as a
Корпус 400 картриджа содержит капиллярный материал, содержащий жидкость, такой как материал (HRM) 41 с высокой удерживающей способностью или с высокой высвобождающей способностью, служащий в качестве резервуара для жидкости и направляющий жидкость в направлении нагревателя 30 для испарения на нагревателе. Еще один капиллярный материал, капиллярный диск 44, например, волокнистый диск, расположен между HRM 41 и нагревателем 30. Материал капиллярного диска 44 может являться более теплостойким, чем HRM 41, вследствие его близкого расположения относительно нагревателя 30. Капиллярный диск поддерживается во влажном состоянии с использованием жидкости, образующей аэрозоль, HRM для безопасного обеспечения жидкости для испарения при активации нагревателя.The
Корпус 400 оснащен воздухопроницаемым дном 45. Воздухопроницаемое дно оснащено впускным отверстием 450 для потока воздуха. Впускное отверстие 450 для потока воздуха обеспечивает поток воздуха через дно 45 в корпус в одном и только этом направлении. Ни воздух, ни жидкость не может выходить из корпуса через воздухопроницаемое дно 45. Воздухопроницаемое дно 45 может, например, содержать полупроницаемую мембрану в качестве впускного отверстия 450 для потока воздуха, или может являться нижним покрытием, содержащим один или несколько одноходовых клапанов, как будет показано далее.The
Если незначительное понижение давления преобладает на стороне нагревателя, как это бывает во время затяжки, воздух может продолжаться через впускное отверстие 450 для потока воздуха в картридж. Поток 200 воздуха будет продолжаться через HRM 41 и через нагреватель 30. Затем поток 200 воздуха, содержащего аэрозоль, будет протекать на расположенный ниже по потоку конец устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно, в расположенный по центру канал в мундштуке.If a slight decrease in pressure predominates on the heater side, as happens during puffing, air can continue through the
Боковые стенки корпуса 400 могут быть также оснащены боковыми воздухопроницаемыми секциями 46 для обеспечения последующих потоков воздуха в корпус. Боковые воздухопроницаемые секции 46 могут быть выполнены в качестве впускных отверстий 450 для потока воздуха в воздухопроницаемом дне 45.The sidewalls of the
На фиг. 18 компоновка и функции системы картриджа являются в основном такими же, как показанные на фиг. 10. Тем не менее, центральное отверстие 412 обеспечено в HRM 41. Воздух, попадающий во впускное отверстие 450 для потока воздуха в дне 45 корпуса, продолжается через центральное отверстие 412. Поток воздуха продолжается рядом с HRM в картридже. С использованием факультативных боковых воздухопроницаемых секций 46 в боковой стенке корпуса 400 боковой поток воздуха может быть обеспечен через HRM 41.In FIG. 18, the layout and functions of the cartridge system are basically the same as those shown in FIG. 10. However, a
На фиг. 19 показан покомпонентный вид системы картриджа, показанной на фиг. 11. Кольцеобразный трубчатый HRM 41 обеспечен в корпусе 400. Дно 45 корпуса является диском, содержащим одноходовой клапан 49, расположенный в центре диска и выровненный с центральным отверстием 412 в HRM 41. Такой одноходовой клапан может, например, являться коммерчески доступным клапаном, таким как, например, использующийся в медицинских устройствах или детских бутылочках.In FIG. 19 is an exploded view of the cartridge system shown in FIG. 11. An annular
На фиг. 20 показано поперечное сечение еще одного варианта осуществления системы картриджа. Для одинаковых или подобных элементов используются одинаковые номера позиций. В данном варианте осуществления корпус 400 заполнен жидкостью 411, образующей аэрозоль. Корпус может быть изготовлен из металлического материала, пластикового материала, например, полимерного материала, или стекла. Клапан 49 может быть непосредственно сформован в дне 45 корпуса. Дно 45 может быть также оснащено полостью для непроницаемого для воздуха узла с клапаном. Вследствие того, что клапаны предпочтительно изготовлены из гибкого материала, может быть достигнут непроницаемый узел с использованием материала дна.In FIG. 20 shows a cross section of yet another embodiment of a cartridge system. For the same or similar elements, the same reference numbers are used. In this embodiment, the
В вышеизложенных системах картриджа, как описано в отношении фиг. 17-20, корпус 400 картриджа может также являться отдельной емкостью картриджа в дополнение к корпусу картриджа, как описано, например, в отношении фиг. 1. В частности, картридж, содержащий жидкость 411, является предварительно изготовленным продуктом, который может быть вставлен в корпус картриджа, обеспеченный в системе, генерирующей аэрозоль, для вмещения предварительно изготовленного картриджа.In the above cartridge systems, as described with respect to FIG. 17-20, the
Claims (23)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP14154553.3 | 2014-02-10 | ||
EP14154553 | 2014-02-10 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016136343A Division RU2692784C2 (en) | 2014-02-10 | 2014-12-15 | Aerosol-generating system having heater assembly, and cartridge for an aerosol-generating system having liquid-permeable heater assembly |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2023105591A Division RU2023105591A (en) | 2014-02-10 | 2023-03-10 | AEROSOL GENERATING SYSTEM HAVING A HEATER ASSEMBLY AND CARTRIDGE FOR AEROSOL GENERATING SYSTEM HAVING A LIQUID-PERMEABLE HEATER ASSEMBLY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019118674A RU2019118674A (en) | 2019-08-02 |
RU2791975C2 true RU2791975C2 (en) | 2023-03-15 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050268911A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Alexza Molecular Delivery Corporation | Multiple dose condensation aerosol devices and methods of forming condensation aerosols |
US20110226236A1 (en) * | 2008-10-23 | 2011-09-22 | Helmut Buchberger | Inhaler |
RU110608U1 (en) * | 2011-08-12 | 2011-11-27 | Сергей Павлович Кузьмин | ELECTRONIC CIGARETTE |
US20130213419A1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Altria Client Services Inc. | Electronic smoking article and improved heater element |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050268911A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Alexza Molecular Delivery Corporation | Multiple dose condensation aerosol devices and methods of forming condensation aerosols |
US20110226236A1 (en) * | 2008-10-23 | 2011-09-22 | Helmut Buchberger | Inhaler |
RU110608U1 (en) * | 2011-08-12 | 2011-11-27 | Сергей Павлович Кузьмин | ELECTRONIC CIGARETTE |
US20130213419A1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-08-22 | Altria Client Services Inc. | Electronic smoking article and improved heater element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7506709B2 (en) | Aerosol generating system having a heater assembly and cartridge for an aerosol generating system having a fluid-permeable heater assembly - Patents.com | |
RU2674537C2 (en) | Aerosol-generating system comprising device and cartridge, in which device ensures electrical contact with cartridge | |
RU2710636C2 (en) | Aerosol-generating system with improved air flow control | |
RU2657215C2 (en) | Generating aerosol system having assembled fluid permeable electric heater | |
RU2707450C2 (en) | Aerosol-generating system with improved air flow control | |
RU2681866C2 (en) | Heating unit for aerosol-generating system | |
RU2791975C2 (en) | Aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly and a cartridge for an aerosol generating system having a liquid permeable heater aseembly | |
RU2775649C2 (en) | Aerosol-generating system equipped with a liquid-permeable heater assembly |