Изделие, генерирующее аэрозоль, с устройством для рассеивания тепла

Предлагается нагреваемое изделие (100), генерирующее аэрозоль, для использования с электрически управляемым устройством (200), генерирующим аэрозоль, причем изделие содержит конец (170), подносимый ко рту, и дальний конец (160), расположенный выше по потоку относительно конца, подносимого ко рту. Изделие содержит устройство (110) для рассеивания тепла на дальнем конце изделия и субстрат (126), образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Устройство для рассеивания тепла содержит негорючую пористую основную часть (112) для поглощения тепла от электрического нагревательного элемента, вследствие чего при использовании воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца к концу, подносимому ко рту, нагревается посредством тепла, поглощенного пористой основной частью. Изобретение позволяет уменьшить тепловую инерцию устройства для рассеивания тепла и быстро скорректировать температуру устройства для рассеивания тепла под изменения в температуре нагревательного элемента, поддерживать на высоком уровне температуру всех частей пористой основной части, обеспечивать особенно эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к нагреваемому изделию, генерирующему аэрозоль, для использования с устройством, генерирующим аэрозоль, а также к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль.

Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрически управляемую систему, генерирующую аэрозоль. Известные удерживаемые в руке электрически управляемые системы, генерирующие аэрозоль, обычно содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева изделия, генерирующего аэрозоль, выполненного специально для использования с устройством, генерирующим аэрозоль. В некоторых примерах изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль, такой как табачный стержень или табачный штранг, и нагреватель, заключенный внутри устройства, генерирующего аэрозоль, вставлен внутрь субстрата, образующего аэрозоль, или вокруг него, когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставлено внутрь устройства, генерирующего аэрозоль.

В существующих системах может быть затруднительным равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, посредством электрического нагревателя. Это может привести к тому, что некоторые области субстрата, образующего аэрозоль, перегреваются, а также может привести к тому, что некоторые области субстрата, образующего аэрозоль, недостаточно нагреваются. Оба эти состояния могут затруднить поддержание однородных характеристик аэрозоля. Это может представлять собой особую проблему для изделий, генерирующих аэрозоль, в которых субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, поскольку расходование субстрата, образующего аэрозоль, может привести к перегреванию одной или нескольких частей изделия, генерирующего аэрозоль.

Было бы желательным предоставить изделие, генерирующее аэрозоль, которое способствует равномерному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, причем изделие имеет конец, подносимый ко рту, и дальний конец, расположенный выше по потоку относительно конца, подносимого ко рту, причем изделие содержит: устройство для рассеивания тепла на дальнем конце изделия; и субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла, причем устройство для рассеивания тепла содержит негорючую пористую основную часть для поглощения тепла от электрического нагревательного элемента, вследствие чего при использовании воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца к концу, подносимому ко рту, нагревается посредством тепла, поглощенного пористой основной частью.

Преимущественно при использовании устройство для рассеивания тепла поглощает тепло от нагревательного элемента и передает его воздуху, втягиваемому через устройство для рассеивания тепла, вследствие чего воздух может нагревать субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла, в основном за счет конвекции. Это может обеспечить более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, относительно существующих систем, в которых субстрат, образующий аэрозоль, нагревается в основном за счет теплопроводности от нагревательного элемента. Например, это может уменьшать вероятность или предотвращать появление областей локальной высокой температуры, или «горячих точек», в субстрате, образующем аэрозоль, которое в противном случае может быть вызвано кондуктивным нагреванием. Это может быть особенно преимущественным, когда субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, поскольку устройство для рассеивания тепла может способствовать предотвращению перегревания, которое в противоположном случае может происходить в результате расходования субстрата, образующего аэрозоль. Например, если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, удерживаемый в средстве для удержания жидкости, устройство для рассеивания тепла может способствовать уменьшению или предотвращению перегревания субстрата, образующего аэрозоль, или средства для удержания жидкости, даже когда оно является сухим.

Дополнительно за счет предоставления устройства для рассеивания тепла в качестве части изделия, генерирующего аэрозоль, устройство для рассеивания тепла может быть просто утилизировано вместе с изделием, генерирующим аэрозоль. Это может быть преимущественным по сравнению с системами, в которых устройство для рассеивания тепла выполнено отдельно от изделия, генерирующего аэрозоль, поскольку устройство для рассеивания тепла заменяется новым каждый раз, когда происходит замена изделия, что, таким образом, предотвращает чрезмерное использование.

В контексте данного документа термин «нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, который при его нагреве высвобождает летучие соединения, способные образовывать аэрозоль.

Изделие, генерирующее аэрозоль, предпочтительно выполнено с возможностью соединения с устройством, генерирующим аэрозоль, с возможностью отсоединения. Изделие может быть одноразовым или многоразовым.

В контексте данного документа термин «пористый» охватывает материалы, которые по своей природе являются пористыми, а также по сути непористые материалы, которые были сделаны пористыми или проницаемыми за счет обеспечения их множеством отверстий. Пористая основная часть может быть образована из штранга из пористого материала, например, керамического или металлического пеноматериала. Альтернативно пористая основная часть может быть образована из множества твердых элементов, между которыми предусмотрено множество отверстий. Например, пористая основная часть может содержать пучок волокон или сетку из взаимно соединенных нитей. Пористый материал может иметь поры такого размера, которого достаточно, чтобы воздух мог втягиваться через пористую основную часть через поры. Например, поры в пористой основной части могут иметь средний поперечный размер менее чем приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно менее чем приблизительно 1,0 мм, наиболее предпочтительно менее чем приблизительно 0,5 мм. Альтернативно или дополнительно поры могут иметь средний поперечный размер больше чем приблизительно 0,01 мм. Например, поры могут иметь средний поперечный размер в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 3,0 мм, более предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 1,0 мм и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,5 мм.

В контексте данного документа термин «поры» подразумевает те зоны пористого изделия, в которых материал отсутствует. Например, поперечный участок пористой основной части будет содержать части материала, образующего основную часть, и части, являющиеся пустотами между частями материала.

Средний поперечный размер пор рассчитывается путем вычисления среднего значения из наименьших значений поперечного размера каждой из пор. Размеры пор могут быть по существу постоянными вдоль длины пористой основной части. Альтернативно размеры пор могут варьироваться вдоль длины пористой основной части.

В контексте данного документа термин «поперечный размер» относится к размеру, который проходит в направлении, по существу перпендикулярном продольному направлению пористой основной части или изделия, генерирующего аэрозоль.

Распределение пористости пористой основной части может быть по существу равномерным. То есть поры в пористой основной части могут быть распределены по существу равномерно по поперечному участку пористой основной части. Распределение пористости может отличаться по поперечному участку пористой основной части. То есть локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть больше локальной пористости в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Например, локальная пористость в одной или нескольких подобластях поперечного участка может быть на 5-80 процентов больше, чем локальная пористость в одной или нескольких других подобластях поперечного участка. Это может обеспечить прохождение потока воздуха через пористую основную часть.

В контексте данного документа термин «поперечный участок» относится к области пористой основной части, которая находится в плоскости, как правило, перпендикулярной продольному размеру пористой основной части. Например, пористая основная часть может представлять собой стержень, и поперечный участок может представлять собой поперечное сечение стержня на любом отрезке длины вдоль стержня, или поперечный участок может представлять собой торцевую поверхность стержня.

В контексте данного документа термин «пористость» относится к доле объема, занимаемой пустым пространством в пористом изделии. В данном документе термин «локальная пористость» относится к доле пор в подобластях пористой основной части.

При изменении распределения пористости поток воздуха через пористую основную часть может быть изменен необходимым образом, например, для обеспечения улучшенных свойств аэрозоля. Например, это распределение пористости может изменяться в соответствии с характеристиками потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, или температурным профилем нагревательного элемента, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла.

В некоторых примерах локальная пористость может уменьшаться к центральной части пористой основной части. При такой компоновке поток воздуха через центральную часть пористой основной части уменьшается относительно периферии пористой основной части. Это может быть преимущественным в зависимости от температурного профиля нагревательного элемента или в зависимости от свойств потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. Например, эта компоновка может быть особенно преимущественной при использовании со внутренним нагревательным элементом, при использовании расположенным в направлении центральной части устройства для рассеивания тепла, поскольку это может обеспечивать увеличенную передачу тепла от нагревательного элемента к пористой основной части.

В других примерах локальная пористость может увеличиваться к центральной части пористой основной части. Такая компоновка может обеспечивать увеличенный поток воздуха через центральную часть пористой основной части и может быть преимущественной в зависимости от температурного профиля нагревательного элемента или в зависимости от свойств потока воздуха системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. Например, такая компоновка может быть особенно преимущественной при использовании с внешним нагревательным элементом, при использовании расположенным вокруг периферии устройства для рассеивания тепла, поскольку это может обеспечивать увеличенную передачу тепла от нагревательного элемента к пористой основной части.

Пористая основная часть может быть выполнена из материала, аккумулирующего тепло.

В контексте данного документа термин «материал, аккумулирующий тепло» относится к материалу, имеющему высокую теплоемкость. При такой компоновке пористая основная часть может выступать в качестве теплового аккумулятора, позволяющего устройству для рассеивания тепла поглощать и аккумулировать тепло от нагревательного элемента и впоследствии выпускать тепло через некоторое время к субстрату, образующему аэрозоль, посредством воздуха, втягиваемого через пористую основную часть.

Если пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего удельную теплоемкость по меньшей мере 0,5 Дж/г⋅К, предпочтительно по меньшей мере 0,7 Дж/г⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 0,8 Дж/г⋅К при температуре 25 градусов Цельсия и постоянном давлении. Поскольку удельная теплоемкость материала фактически представляет собой меру способности материала аккумулировать тепловую энергию, выполнение пористой основной части из материала, имеющего высокую теплоемкость, может позволить предоставить за счет пористой основной части большой тепловой аккумулятор для нагревания воздуха, втягиваемого через устройство для рассеивания тепла, без существенного увеличения веса системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла.

Пористая основная часть может быть выполнена из любого подходящего материала или материалов. Если пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, то подходящие материалы включают, без ограничения, стекловолокно, стеклянный мат, керамику, диоксид кремния, оксид алюминия, углерод и минералы, или любую их комбинацию.

Материал, аккумулирующий тепло, может быть теплоизоляционным. В контексте данного документа термин «теплоизоляционный» относится к материалу, имеющему теплопроводность менее 100 Вт/м⋅К, предпочтительно менее 40 Вт/м⋅К или менее 10 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. В результате этого устройство для рассеивания тепла может иметь более высокую тепловую инерцию относительно теплопроводных устройств для рассеивания тепла в целях уменьшения изменений температуры воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, вызванных колебаниями температуры в нагревательном элементе. В результате этого можно получить более однородные свойства аэрозоля.

Пористая основная часть может быть теплопроводной. В контексте данного документа термин «теплопроводный» относится к материалу, имеющему теплопроводность по меньшей мере 10 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%. Если пористая основная часть является теплопроводной, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К и наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%.

Преимущественно это может уменьшить тепловую инерцию устройства для рассеивания тепла и позволить быстро скорректировать температуру устройства для рассеивания тепла под изменения в температуре нагревательного элемента, например, если нагревательный элемент нагревается в соответствии с режимом нагревания, который изменяется с течением времени, при этом по-прежнему обеспечивая возможность равномерного нагревания воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. Кроме того, при высокой теплопроводности будет выше термостойкость через пористую основную часть. Это может позволить температуре частей пористой основной части, которые удалены от нагревательного элемента при использовании, поддерживаться на аналогично высоком уровне с температурой частей пористой основной части, которые находятся ближе всего к нагревательному элементу при использовании. Это может обеспечивать особенно эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть.

Если пористая основная часть является теплопроводной, предпочтительно пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К, наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%.

Если пористая основная часть является теплопроводной, подходящие теплопроводные материалы включают, без ограничения, алюминий, медь, цинк, сталь, серебро, теплопроводные полимеры или любую их комбинацию или сплав.

В некоторых вариантах осуществления пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло, который также является теплопроводным, такого как алюминий.

Поскольку пористые основные части имеют высокое отношение площади поверхности к объему, устройство для рассеивания тепла может обеспечивать быстрое и эффективное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть. Это может обеспечивать однородное нагревание воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла.

В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет отношение площади поверхности к объему, составляющее по меньшей мере 20:1, предпочтительно по меньшей мере 100:1, более предпочтительно по меньшей мере 500:1. Преимущественно это может обеспечивать компактное устройство для рассеивания тепла, при этом позволяя осуществлять особенно эффективную передачу тепловой энергии от нагревательного элемента к воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Это может привести к более быстрому и однородному нагреванию воздуха, втягиваемого через пористую основную часть, и, следовательно, более равномерному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, находящегося ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла по сравнению с пористыми основными частями, имеющими более низкие отношения площади поверхности к объему.

В предпочтительных вариантах осуществления пористая основная часть имеет высокую удельную площадь поверхности. Она представляет собой меру общей площади поверхности основной части на единицу массы. Преимущественно это может обеспечивать легкое устройство для рассеивания тепла с большой площадью поверхности для эффективной передачи тепловой энергии от нагревательного элемента к воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. Например, пористая основная часть может иметь удельную площадь поверхности, составляющую по меньшей мере 0,01 м²/г, предпочтительно по меньшей мере 0,05 м²/г, более предпочтительно по меньшей мере 0,1 м²/г, наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,5 м²/г.

Пористая основная часть предпочтительно имеет пористость открытых пор в диапазоне от приблизительно 60 процентов до приблизительно 90 процентов объема пустот к объему материала.

В некоторых вариантах осуществления пористая основная часть имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть пористая основная часть может оказывать низкое сопротивление прохождению воздуха через устройство для рассеивания тепла. В таких примерах пористая основная часть по существу не влияет на сопротивление втягиванию системы, генерирующей аэрозоль, с которой должно использоваться устройство для рассеивания тепла. В некоторых вариантах осуществления сопротивление втягиванию (RTD) пористой основной части находится в диапазоне от приблизительно 10 до 130 мм водяного столба, предпочтительно от приблизительно 40 до 100 мм водяного столба. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002 с блокированием какой-либо вентиляции.

Пористая основная часть может быть выполнена таким образом, что через нее проникает электрический нагревательный элемент, образующий часть устройства, генерирующего аэрозоль, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль. Термин «проникает» означает, что нагревательный элемент по меньшей мере частично проходит в пористую основную часть. Таким образом, нагревательный элемент может быть заключен в пористой основной части. При такой компоновке за счет операции проникновения, нагревательный элемент вводится в непосредственную близость с пористой основной частью или в контакт с ней. Это может повышать передачу тепла между нагревательным элементом и пористой основной частью и, следовательно, воздухом, втягиваемым через пористую основную часть, относительно примеров, в которых через пористую основную часть не проникает нагревательный элемент.

Нагревательный элемент в целях удобства может иметь форму иглы, штыря, стержня или пластины, которые могут быть вставлены в устройство для рассеивания тепла. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать более одного нагревательного элемента, при этом в настоящем описании ссылка на нагревательный элемент означает один или несколько нагревательных элементов.

Пористая основная часть может образовывать полость или отверстие для размещения в нем электрического нагревательного элемента, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль.

В любом из вышеперечисленных вариантов осуществления пористая основная часть может быть жесткой.

Пористая основная часть может быть выполнена с возможностью прокалывания нагревательным элементом, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль. Например, пористая основная часть может содержать пеноматериал, такой как полимер, металлический или керамический пеноматериал, выполненный с возможностью прокалывания нагревательным элементом.

В любом из вышеперечисленных вариантов осуществления электрический нагревательный элемент может быть предусмотрен в качестве устройства, генерирующего аэрозоль, с которым должно использоваться устройство для рассеивания тепла, или в качестве части изделия, генерирующего аэрозоль, например, в качестве части устройства для рассеивания тепла.

В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать электрический нагревательный элемент, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью. В таких вариантах осуществления пористая основная часть выполнена с возможностью поглощения тепла от нагревательного элемента и передачи его воздуху, втягиваемому через пористую основную часть. При такой компоновке нагревательный элемент может быть легко заменен путем замены изделия.

Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько внешних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов или один или несколько внешних нагревательных элементов и один или несколько внутренних нагревательных элементов. В контексте данного документа термин «внешний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен снаружи изделия при использовании. В контексте данного документа термин «внутренний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен по меньшей мере частично внутри изделия при использовании.

Один или несколько внешних нагревательных элементов могут содержать массив из внешних нагревательных элементов, расположенных вокруг периферии устройства для рассеивания тепла, например, на наружной поверхности пористой основной части. В некоторых примерах внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления изделия. При такой компоновке нагревательные элементы могут проходить вдоль того же направления, в котором изделие вставляется в полость в устройстве, генерирующем аэрозоль, и извлекается из нее. Это может уменьшить столкновение между нагревательными элементами и устройством, генерирующим аэрозоль, относительно устройств, в которых нагревательные элементы не выровнены с длиной изделия. В некоторых вариантах осуществления внешние нагревательные элементы проходят вдоль направления в длину изделия и расположены на расстоянии друг от друга в направлении по окружности. Если нагревательный элемент содержит один или несколько внутренних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов могут представлять собой любое подходящее количество нагревательных элементов. Например, нагревательный элемент может содержать один внутренний нагревательный элемент. Один внутренний нагревательный элемент может проходить вдоль продольного направления устройства для рассеивания тепла.

Если электрический нагревательный элемент образует часть устройства для рассеивания тепла, устройство для рассеивания тепла может дополнительно содержать один или несколько электрических контактов, посредством которых электрический нагревательный элемент может соединяться с источником питания, например, источником питания в устройстве, генерирующем аэрозоль.

Электрический нагревательный элемент может представлять собой электрически резистивный нагревательный элемент.

Электрический нагревательный элемент может содержать токоприемник, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью. Электрический нагревательный элемент может представлять собой токоприемник, образующий часть устройства для рассеивания тепла. Предпочтительно токоприемник встроен в пористую основную часть.

В данном контексте термин «токоприемник» относится к материалу, который может преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. При размещении внутри флуктуационного электромагнитного поля вихревые токи, вызванные в токоприемнике, вызывают нагрев токоприемника. Поскольку токоприемник находится в тепловом контакте с устройством для рассеивания тепла, устройство для рассеивания тепла нагревается токоприемником.

В таких вариантах осуществления изделие предназначено для входа в контакт с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим источник индукционного нагрева. Источник индукционного нагрева, или катушка индуктивности, генерирует флуктуационное электромагнитное поле для нагрева токоприемника, расположенного внутри флуктуационного электромагнитного поля. При использовании изделие входит в контакт с устройством, генерирующим аэрозоль, таким образом, чтобы токоприемник располагался внутри флуктуационного электромагнитного поля, генерируемого катушкой индуктивности.

Токоприемник может иметь форму штыря, стержня или пластины. Токоприемник предпочтительно имеет длину от 5 мм до 15 мм, например, от 6 мм до 12 мм или от 8 мм до 10 мм. Токоприемник предпочтительно имеет ширину от 1 мм до 5 мм и может иметь толщину от 0,01 мм до 2 мм, например, от 0,5 мм до 2 мм. В предпочтительном варианте осуществления токоприемник может иметь толщину от 10 микрометров до 500 микрометров или еще более предпочтительно от 10 до 100 микрометров. Если токоприемник имеет постоянное поперечное сечение, например, круглое поперечное сечение, он имеет предпочтительную ширину или диаметр от 1 мм до 5 мм.

Токоприемник может быть выполнен из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные токоприемники содержат металл или углерод. Предпочтительный токоприемник может содержать ферромагнитный материал, например, ферритный чугун, или ферромагнитную сталь, или нержавеющую сталь. Подходящий токоприемник может быть выполнен из алюминия или содержать его. Предпочтительные токоприемники могут быть выполнены из нержавеющей стали серии 400, например, нержавеющей стали марки 410, или марки 420, или марки 430. Разные материалы будут рассеивать разные количества энергии при размещении внутри электромагнитных полей, имеющих одинаковые значения частоты и напряженности поля. Таким образом, параметры токоприемника, такие как тип материала, длина, ширина и толщина, могут быть изменены для обеспечения требуемого рассеяния мощности внутри известного электромагнитного поля.

Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Подходящие токоприемники могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например, с металлическими дорожками, образованными на поверхности керамического сердечника.

Токоприемник может иметь защитный внешний слой, например, защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, охватывающий токоприемник. Токоприемник может содержать защитное покрытие, образованное из стекла, керамики или инертного металла поверх сердечника токоприемника.

Устройство для рассеивания тепла может содержать один токоприемник. Альтернативно устройство для рассеивания тепла может содержать более одного токоприемника.

Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и нетабачный материал.

Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля, которое способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердый субстрат, образующий аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте данного документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля по сути являются стойкими к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более веществ для образования аэрозоля. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля в субстрате, образующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.

Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать раствор никотина. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, дополнительно содержит вещество для образования аэрозоля.

В контексте данного документа термин «жидкий субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, образующему аэрозоль, который скорее находится в жидкой форме, чем в твердой. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть по меньшей мере частично поглощен средством для удержания жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, включает субстрат, образующий аэрозоль, в форме геля.

В некоторых вариантах осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

В контексте данного документа термин «средство для удержания жидкости» относится к компоненту, способному удерживать с возможностью высвобождения жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Средство для удержания жидкости может представлять собой, или может содержать, пористый или волокнистый материал, который поглощает или иным образом удерживает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, с которым оно вводится в контакт, при этом обеспечивая возможность высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, путем испарения.

Средство для удержания жидкости предпочтительно содержит поглощающий материал, например, поглощающий полимерный материал. Примеры подходящих материалов для удержания жидкости включают волокнистые полимеры и пористые полимеры, такие как пеноматериалы с открытыми порами. Средство для удержания жидкости может содержать волокнистую ацетилцеллюлозу или волокнистый целлюлозный полимер. Средство для удержания жидкости может содержать пористый полипропиленовый материал. Подходящие материалы, способные удерживать жидкость, известны специалисту в данной области техники.

Средство для удержания жидкости или расположено в пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, или образует по меньшей мере часть пути потока воздуха, который проходит через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно одно или несколько отверстий, образованных в средстве для удержания жидкости, образуют часть пути потока воздуха, который проходит через нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, между дальним концом изделия и концом, подносимым ко рту, изделия.

Средство для удержания жидкости может быть в форме трубки, имеющей центральный просвет. В этом случае стенки трубки выполнены из подходящего материала для удержания жидкости или содержат его.

Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, включают в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием. Например, дозу жидкого субстрата, образующего аэрозоль, можно ввести в средство для удержания жидкости непосредственно перед использованием.

Изделия согласно настоящему изобретению могут содержать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находящийся в хрупкой капсуле. Хрупкая капсула может быть расположена между дальним концом и средней точкой изделия.

В контексте данного документа термин «хрупкая капсула» относится к капсуле, которая выполнена с возможностью вмещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, после ее разламывания или разрушения. Хрупкая капсула может быть выполнена из ломкого материала или содержать его, этот материал легко ломается пользователем для высвобождения содержания капсулы, представляющего собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Например, капсула может быть сломана посредством внешнего усилия, такого как давление пальцев, или за счет контакта с прокалывающим или разрывающим элементом.

Хрупкая капсула предпочтительно имеет сфероидальную форму, например, сферическую или овальную форму, имеющую максимальный размер в диапазоне от 2 мм до 8 мм, например, от 4 мм до 6 мм. Хрупкая капсула может содержать объем в диапазоне от 20 до 300 микролитров, например, от 30 до 200 микролитров. Такой диапазон может обеспечивать возможность выполнения пользователем от 10 до 150 затяжек аэрозоля.

Хрупкая капсула может иметь ломкую оболочку, или она может иметь такую форму, которая способствует разрушению при воздействии внешнего усилия. Хрупкая капсула может быть выполнена таким образом, что она разрушается при приложении внешнего усилия. Например, хрупкие капсулы могут быть выполнены с возможностью разрушения при характерном заданном внешнем усилии, тем самым высвобождая жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Хрупкая капсула может быть выполнена с ослабленной или ломкой частью в ее оболочке, чтобы упростить разрушение. Хрупкая капсула может быть выполнена с возможностью вхождения в контакт с прокалывающим элементом для разламывания капсулы и высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно хрупкая капсула имеет сопротивление разлому в диапазоне от приблизительно 0,5 до 2,5 килограмм-сила (кгс), например, от 1,0 до 2,0 кгс.

Оболочка хрупкой капсулы может содержать подходящий полимерный материал, например, материал на основе желатина. Оболочка капсулы может содержать целлюлозный материал или крахмальный материал.

Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находится с возможностью высвобождения в хрупкой капсуле и изделие дополнительно содержит средство для удержания жидкости, расположенное вблизи от хрупкой капсулы для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в изделии после его высвобождения из хрупкой капсулы.

Средство для удержания жидкости предпочтительно способно поглощать от 105% до 110% от общего объема жидкости, находящегося в хрупкой капсуле. Это способствует предотвращению утечки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из изделия после разламывания хрупкой капсулы для высвобождения ее содержимого. Предпочтительно, чтобы средство для удержания жидкости было насыщено в диапазоне от 90% до 95% после высвобождения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из хрупкой капсулы.

В предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и изделие дополнительно содержит хрупкую капсулу, содержащую жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и средство для удержания жидкости, находящееся ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла и выполненное с возможностью поглощения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, когда хрупкая капсула разломана.

Хрупкая капсула может быть расположена в пористом материале носителя. Например, пористый материал носителя может. Предпочтительно пористый материал носителя предусмотрен в форме трубки для удержания жидкости и хрупкая капсула расположена в просвете трубки.

Хрупкая капсула может быть расположена рядом со средством для удержания жидкости в изделии таким образом, что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, выделяющийся из хрупкой капсулы, может контактировать со средством для удержания жидкости и удерживаться им. Хрупкая капсула может быть расположена в средстве для удержания жидкости. Например, средство для удержания жидкости может содержать штранг из материала, в который встроена капсула. Предпочтительно изделие содержит трубчатое средство для удержания жидкости и хрупкая капсула, содержащая жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположена в просвете трубчатого средства для удержания жидкости.

Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то твердый субстрат, образующий аэрозоль, может находиться непосредственно ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Например, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может упираться в устройство для рассеивания тепла. В других вариантах осуществления твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть расположен на расстоянии в продольном направлении от устройства для рассеивания тепла.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и изделие дополнительно содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. В таких вариантах осуществления средство для удержания жидкости может быть расположено непосредственно ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла. Например, средство для удержания жидкости может упираться в устройство для рассеивания тепла. В других вариантах осуществления средство для удержания жидкости может быть расположено на расстоянии в продольном направлении от устройства для рассеивания тепла.

В одном конкретном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и изделие дополнительно содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем средство для удержания жидкости расположено на расстоянии в продольном направлении от устройства для рассеивания тепла.

При такой компоновке кондуктивный теплообмен между устройством для рассеивания тепла и средством для удержания жидкости может быть уменьшен. Это может дополнительно уменьшать вероятность или предотвращать появление областей локальной высокой температуры, или «горячих точек», в средстве для удержания жидкости, которое в противоположном случае может быть вызвано кондуктивным нагреванием.

Изделия, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению могут дополнительно содержать опорный элемент, который может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. Опорный элемент может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости.

Опорный элемент может быть выполнен из любого подходящего материала или сочетания материалов. Например, опорный элемент может быть выполнен из одного или нескольких материалов, выбранных из группы, состоящей из: ацетилцеллюлозы; картона; гофрированной бумаги, такой как гофрированная теплостойкая бумага или гофрированная пергаментная бумага; и полимерных материалов, таких как полиэтилен низкой плотности (LDPE). В предпочтительном варианте осуществления опорный элемент выполнен из ацетилцеллюлозы. Опорный элемент может содержать полый трубчатый элемент. Например, опорный элемент содержит полую ацетилцеллюлозную трубку. Опорный элемент предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль.

Опорный элемент может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. Например, опорный элемент может иметь наружный диаметр, составляющий 7,2 миллиметра +/- 10 процентов.

Опорный элемент может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления опорный элемент имеет длину приблизительно 8 миллиметров.

Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, например, элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно опорного элемента и может упираться в опорный элемент. Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. Например, элемент, охлаждающий аэрозоль, может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости.

Элемент, охлаждающий аэрозоль, может иметь общую площадь поверхности от приблизительно 300 квадратных миллиметров на миллиметр длины до приблизительно 1000 квадратных миллиметров на миллиметр длины. В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, имеет общую площадь поверхности приблизительно 500 квадратных миллиметров на миллиметр длины.

Элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно имеет низкое сопротивление втягиванию. То есть элемент, охлаждающий аэрозоль, предпочтительно оказывает малое сопротивление прохождению воздуха через изделие, генерирующее аэрозоль. Предпочтительно, элемент, охлаждающий аэрозоль, по существу не влияет на сопротивление втягиванию изделия, генерирующего аэрозоль.

Элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать множество каналов, проходящих в продольном направлении. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы листовым материалом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования каналов. Множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы одним листом, который был обработан одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов. В качестве альтернативы множество каналов, проходящих в продольном направлении, могут быть образованы несколькими листами, которые были обработаны одним или несколькими способами, выбранными из гофрирования, складывания складками, собирания и изгибания для образования множества каналов.

В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из металлической фольги, полимерного материала и по существу непористой бумаги или картона. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может содержать собранный лист материала, выбранный из группы, состоящей из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), поливинилхлорида (PVC), полиэтилентерефталата (PET), полимолочной кислоты (PLA), ацетилцеллюлозы (CA) и алюминиевой фольги.

В предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из биоразлагаемого материала. Например, собранный лист из непористой бумаги или собранный лист из биоразлагаемого полимерного материала, такого как полимолочная кислота или материал марки Mater-Bi^® (имеющееся в продаже семейство сополиэфиров на основе крахмала). В особенно предпочтительном варианте осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, содержит собранный лист из полимолочной кислоты.

Элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть выполнен из собранного листа материала, имеющего удельную площадь поверхности от приблизительно 10 квадратных миллиметров на миллиграмм до приблизительно 100 квадратных миллиметров на миллиграмм веса. В некоторых вариантах осуществления элемент, охлаждающий аэрозоль, может быть выполнен из собранного листа материала, имеющего удельную площадь поверхности приблизительно 35 мм²/мг.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать мундштук, расположенный на конце, подносимом ко рту, изделия, генерирующего аэрозоль. Мундштук может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно элемента, охлаждающего аэрозоль, и может упираться в элемент, охлаждающий аэрозоль. Мундштук может быть расположен непосредственно ниже по потоку относительно субстрата, образующего аэрозоль, или, если изделие содержит средство для удержания жидкости для удержания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, то непосредственно ниже по потоку относительно средства для удержания жидкости. В таких вариантах осуществления мундштук может упираться в субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости. Мундштук может содержать фильтр. Фильтр может быть выполнен из одного или нескольких подходящих фильтрующих материалов. Многие такие фильтрующие материалы известны из уровня техники. В одном варианте осуществления мундштук может содержать фильтр, выполненный из ацетилцеллюлозного волокна.

Мундштук предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Мундштук может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления мундштук имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10%.

Мундштук может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 20 миллиметров. Например, мундштук может иметь длину от приблизительно 7 мм до приблизительно 12 мм.

Элементы изделия, образующего аэрозоль, могут быть окружены наружной оберткой, например, в форме стержня. Обертка может окружать по меньшей мере расположенную ниже по потоку часть устройства для рассеивания тепла. В некоторых вариантах осуществления обертка окружает устройство для рассеивания тепла вдоль по существу всей длины устройства для рассеивания тепла. Наружная обертка может быть выполнена из любого подходящего материала или сочетания материалов. Предпочтительно наружная обертка является непористой.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу удлиненным. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя, который поглощает субстрат, образующий аэрозоль, во время использования, может иметь по существу цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя может быть по существу удлиненным. Субстрат, образующий аэрозоль, или пористый материал носителя также имеет длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например, от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет наружный диаметр 7,2 мм +/- 10 процентов.

Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. В одном варианте осуществления изделие, генерирующее аэрозоль, имеет общую длину приблизительно 45 мм.

Субстрат, образующий аэрозоль, или, если применимо, средство для удержания жидкости может иметь длину в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. В одном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 10 мм. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь длину приблизительно 12 мм.

Субстрат, генерирующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости предпочтительно имеет наружный диаметр, который приблизительно равен наружному диаметру изделия, генерирующего аэрозоль. Наружный диаметр субстрата, образующего аэрозоль, или средства для удержания жидкости может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. В одном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, или средство для удержания жидкости может иметь наружный диаметр приблизительно 7,2 мм +/- 10 процентов.

При использовании устройство для рассеивания тепла предпочтительно нагревает воздух, втягиваемый через него, до температуры от 200 до 220 градусов Цельсия. Воздух предпочтительно охлаждается до температуры приблизительно 100 градусов в элементе, охлаждающем аэрозоль.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, и нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, согласно любому из вариантов осуществления, описанных выше.

В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, представляет собой устройство, содержащее один или несколько компонентов, используемых для подачи энергии от электрического источника питания на субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть описано как нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент. Нагревательный элемент или нагреватель используется для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, или субстрата, выделяющего растворитель, чистящего расходного материала с образованием чистящего растворителя.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент, который за счет подачи электропитания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля.

Устройство, генерирующее аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, может содержать: корпус, имеющий полость для размещения в ней изделия, генерирующего аэрозоль, и контроллер, выполненный с возможностью подачи питания от источника питания на электрический нагревательный элемент системы.

Электрический нагревательный элемент может образовывать часть изделия, генерирующего аэрозоль, часть устройства, генерирующего аэрозоль, или и то, и другое.

В некоторых вариантах осуществления электрический нагревательный элемент образует часть устройства.

Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько нагревательных элементов.

В предпочтительных вариантах осуществления электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, содержит электрический нагревательный элемент и корпус, имеющий полость, и причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, размещается в полости таким образом, что электрический нагревательный элемент проникает в устройство для рассеивания тепла. Нагревательный элемент в целях удобства может иметь форму иглы, штыря, стержня или пластины, которые могут быть вставлены в устройство для рассеивания тепла.

Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению содержат электрический нагревательный элемент. Электрический нагревательный элемент может содержать один или несколько внешних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов или один или несколько внешних нагревательных элементов и один или несколько внутренних нагревательных элементов. В контексте данного документа термин «внешний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен снаружи устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана. В контексте данного документа термин «внутренний нагревательный элемент» относится к нагревательному элементу, который расположен по меньшей мере частично внутри устройства для рассеивания тепла, когда система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство для рассеивания тепла, собрана.

Один или несколько внешних нагревательных элементов могут содержать массив из внешних нагревательных элементов, расположенных вокруг внутренней поверхности полости. В некоторых примерах внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления полости. При такой компоновке нагревательные элементы могут проходить вдоль того же направления, в котором изделие вставляется в полость и извлекается из нее. Это может уменьшить столкновение нагревательных элементов с устройством для рассеивания тепла относительно устройств, в которых нагревательные элементы не выровнены с длиной полости. В некоторых вариантах осуществления внешние нагревательные элементы проходят вдоль продольного направления полости и расположены на расстоянии друг от друга в направлении по окружности. Если нагревательный элемент содержит один или несколько внутренних нагревательных элементов, один или несколько внутренних нагревательных элементов могут представлять собой любое подходящее количество нагревательных элементов. Например, нагревательный элемент может содержать один внутренний нагревательный элемент. Один внутренний нагревательный элемент может проходить вдоль продольного направления полости.

Электрический нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящая» керамику (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 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® является зарегистрированным товарным знаком компании Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Денвер, Колорадо. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть факультативно встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton®, фольгу, полностью состоящую из полиимида или слюды. Kapton® является зарегистрированным товарным знаком компании E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Уилмингтон, Делавэр 19898, Соединенные Штаты Америки.

Если электрический нагревательный элемент содержит токоприемник, находящийся в тепловом контакте с пористой основной частью устройства для рассеивания тепла, устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно содержит индукционную катушку, выполненную с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля в полости. ;электрический источник питания, соединенный с индукционной катушкой. Индукционная катушка может содержать один или несколько витков, которые генерируют флуктуационное электромагнитное поле. Виток или витки могут окружать полость.

Предпочтительно устройство выполнено с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля частотой от 1 до 30 МГЦ, например, от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц. Предпочтительно устройство выполнено с возможностью генерирования флуктуационного электромагнитного поля, имеющего напряженность поля (магнитного поля) от 1 до 5 кА/м, например, от 2 до 3 кА/м, например, приблизительно 2,5 кА/м.

Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным или карманным устройством, генерирующим аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 70 миллиметров до приблизительно 120 миллиметров.

Устройство может дополнительно содержать источник питания для подачи электропитания на электрический нагревательный элемент. Источник питания может являться любым подходящим источником питания, например, источником напряжения постоянного тока, таким как батарея. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В других примерах источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею.

Контроллер может представлять собой простой переключатель. В качестве альтернативы контроллер может представлять собой электрическую схему, и он может содержать один или несколько микропроцессоров или микроконтроллеров.

В контексте данного документа «выше по потоку» и «ниже по потоку» используются для описания относительных положений элементов или частей элементов изделия, генерирующего аэрозоль, или устройства, генерирующего аэрозоль, относительно направления, в котором воздух втягивается через систему во время ее использования.

В контексте данного документа термин «продольный» используется для описания направления между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом изделия, генерирующего аэрозоль, или его элемента, или устройства, генерирующего аэрозоль, и термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.

В контексте данного документа термин «диаметр» используется для описания максимального размера в поперечном направлении изделия, генерирующего аэрозоль, или его элемента, или устройства, генерирующего аэрозоль. В контексте данного документа термин «длина» используется для описания максимального размера в продольном направлении.

В контексте данного документа термин «соединен с возможностью отсоединения» означает, что изделие и устройство могут быть соединены и отсоединены друг от друга без существенного повреждения какого-либо компонента. Например, изделие может быть извлечено из устройства, когда субстрат, образующий аэрозоль, израсходован.

Признаки, описанные в отношении одного или нескольких аспектов, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении изделия согласно первому аспекту, могут быть в равной степени применены к системе согласно второму аспекту, и наоборот.

Настоящее изобретение далее описано только посредством примеров со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показано схематическое продольное сечение изделия, генерирующего аэрозоль, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 показан схематический вид системы, генерирующей аэрозоль, согласно одному варианту осуществления, причем система содержит изделие, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 1; и

на фиг. 3 показано схематическое продольное сечение изделия, генерирующего аэрозоль, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 изображено изделие 100, генерирующее аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Изделие 100, генерирующее аэрозоль, содержит четыре элемента, выровненных по оси: устройство 110 для рассеивания тепла, трубчатое средство 120 для удержания жидкости, элемент 130, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 140. Каждый из этих четырех элементов является по существу цилиндрическим элементом, каждый из которых имеет по существу одинаковый диаметр. Эти четыре элемента расположены последовательно и окружены непористой наружной оберткой 150 с образованием цилиндрического стержня.

Изделие 100, генерирующее аэрозоль, имеет дальний или расположенный выше по потоку конец 160 и ближний конец или конец 170, подносимый ко рту, противоположный расположенному выше по потоку концу 160, который пользователь вводит в свой рот во время использования. После сборки общая длина изделия 200, генерирующего аэрозоль, составляет от приблизительно 33 мм до приблизительно 45 мм, а диаметр составляет приблизительно 7,2 мм.

Устройство 110 для рассеивания тепла расположено на самом дальнем или расположенном выше по потоку конце 160 изделия 100, генерирующего аэрозоль, и содержит пористую основную часть 112 в форме цилиндрического штранга материала, аккумулирующего тепло. Пористая основная часть 112 имеет полость в форме гнезда 114 в ее расположенном выше по потоку конце, выполненную с возможностью размещения нагревательного элемента в форме пластины, как описано ниже в отношении фиг. 2. Поры в пористой основной части 112 сообщаются друг с другом с образованием множества проходов для потока воздуха, проходящих через пористую основную часть 112 от ее расположенного выше по потоку конца к ее расположенному ниже по потоку концу.

Трубчатое средство 120 для удержания жидкости расположено ниже по потоку относительно устройства 110 для рассеивания тепла и расположено на расстоянии от устройства 110 для рассеивания тепла в продольном направлении изделия 100 посредством перегородки 105. Это может свести к минимуму степень, с которой сегмент 120, образующий аэрозоль, может быть нагрет за счет теплопроводности от устройства 110 для рассеивания тепла.

Изделие 100 дополнительно содержит хрупкую капсулу 122, расположенную в просвете 124 средства 120 для удержания жидкости. Хрупкая капсула 122 содержит жидкий субстрат 126, образующий аэрозоль.

Трубчатое средство 120 для удержания жидкости имеет длину 8 мм и выполнено из волокнистого ацетилцеллюлозного материала. Средство для удержания жидкости имеет способность к поглощению 35 микролитров жидкости. Просвет 124 трубчатого средства 120 для удержания жидкости обеспечивает путь для потока воздуха через средство 120 для удержания жидкости, а также служит для размещения хрупкой капсулы 122. Материал средства для удержания жидкости может быть любым другим подходящим волокнистым или пористым материалом.

Хрупкая капсула 122 имеет овально-сфероидальную форму, причем наибольший размер овала выровнен с осью просвета 124. Овально-сфероидальная форма капсулы может означать, что ее проще сломать, чем если бы она была круглой сферической по форме, но могут использоваться другие формы капсулы. Капсула 122 имеет наружную оболочку, содержащую полимерный материал на основе желатина, окружающий жидкий субстрат, образующий аэрозоль.

Жидкий субстрат 126, образующий аэрозоль, содержит пропиленгликоль, экстракт никотина и 20 весовых процентов воды. Необязательно может быть добавлен широкий ряд ароматизаторов. Широкий ряд веществ для образования аэрозоля может быть использован в качестве альтернативы или в дополнение к пропиленгликолю. Капсула имеет длину приблизительно 4 мм и содержит объем приблизительно 33 микролитра жидкого субстрата, образующего аэрозоль.

Элемент 130, охлаждающий аэрозоль, расположен непосредственно ниже по потоку относительно средства 120 для удержания жидкости и упирается в него. При использовании летучие вещества, высвобождаемые из субстрата 126, образующего аэрозоль, проходят вдоль элемента 130, охлаждающего аэрозоль, в направлении конца 170, подносимого ко рту, изделия 100, генерирующего аэрозоль. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 130, охлаждающего аэрозоль, для образования аэрозоля, который вдыхается пользователем. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1, элемент 130, охлаждающий аэрозоль, содержит гофрированный и собранный лист 132 из полимолочной кислоты, окруженный оберткой 134. Гофрированный и собранный лист 132 из полимолочной кислоты определяет несколько продольных каналов, которые проходят вдоль длины элемента 130, охлаждающего аэрозоль.

Мундштук 140 расположен непосредственно ниже по потоку относительно элемента 130, охлаждающего аэрозоль, и упирается в него. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, мундштук 140 содержит традиционный фильтр 142 из ацетилцеллюлозного волокна с низкой эффективностью фильтрации.

Для сборки изделия 100, генерирующего аэрозоль, четыре цилиндрических элемента, описанных выше, выравниваются и плотно заворачиваются внутри наружной обертки 150. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 1, наружная обертка 150 выполнена из непористого листового материала. В других примерах наружная обертка может содержать пористый материал, такой как сигаретная бумага.

На фиг. 2 показана система, генерирующая аэрозоль, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система, генерирующая аэрозоль, содержит изделие 100, генерирующее аэрозоль, и устройство 200, генерирующее аэрозоль.

Устройство 200, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 210, образующий полость 220 для размещения в ней изделия 100, генерирующего аэрозоль. Устройство 200 дополнительно содержит нагреватель 230, содержащий главную часть 232 и нагревательный элемент в форме нагревательной пластины 234, которая проникает в устройство 110 для рассеивания тепла таким образом, что часть нагревательной пластины 234 проходит в гнездо в пористой основной части 112, когда изделие 100 размещено в полости 220, как показано на фиг. 2. Нагревательная пластина 234 содержит резистивные нагревательные дорожки 236 для резистивного нагревания устройства 110 для рассеивания тепла. Контроллер 240 управляет работой устройства 200, в том числе подачей электрического тока от батареи 250 на резистивные нагревательные дорожки 236 нагревательной пластины 234.

В примере, показанном на фиг. 2, хрупкая капсула была разрушена перед вставкой изделия 100 в полость 220 устройства 200. Таким образом, жидкий субстрат, образующий аэрозоль, показан как поглощенный средством 120 для удержания жидкости.

Во время использования контроллер 240 подает электрический ток от батареи 250 к резистивным нагревательным дорожкам 236 для нагревания нагревательной пластины 234. Тепловая энергия затем поглощается пористой основной частью 112 устройства 110 для рассеивания тепла. Воздух втягивается в устройство 200 через впускные отверстия для воздуха (не показаны) и затем через устройство 110 для рассеивания тепла и вдоль изделия 100, генерирующего аэрозоль, пользователем от дальнего конца 160 к концу 170, подносимому ко рту, изделия 100, генерирующего аэрозоль. По мере втягивания воздуха через пористую основную часть 112, воздух нагревается посредством тепла, аккумулированного в пористой основной части 112, перед прохождением через трубчатое средство 120 для удержания жидкости для нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в средстве 120 для удержания жидкости. Предпочтительно воздух нагревается устройством для рассеивания тепла до температуры от 200 до 220 градусов Цельсия. Затем воздух предпочтительно охлаждается до температуры приблизительно 100 градусов по мере его втягивания через элемент, охлаждающий аэрозоль.

Во время цикла нагревания по меньшей мере некоторые из одного или нескольких летучих соединений в субстрате, генерирующем аэрозоль, испаряются. Испаренный субстрат, образующий аэрозоль, захватывается в воздух, протекающий через средство 120 для удержания жидкости, и конденсируется в элементе 130, охлаждающем аэрозоль, и мундштучной части 140 с образованием вдыхаемого аэрозоля, который выходит из изделия 100, генерирующего аэрозоль, на его конце 170, подносимом ко рту.

На фиг. 3 показано изделие 300, генерирующее аэрозоль, согласно второму аспекту настоящего изобретения. Изделие 300, генерирующее аэрозоль, имеет конструкцию, подобную конструкции изделия 100, генерирующего аэрозоль, показанного на фиг. 1, причем подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. По аналогии с изделием 100, генерирующим аэрозоль, показанным на фиг. 1, изделие 300, генерирующее аэрозоль, содержит устройство 310 для рассеивания тепла, элемент 330, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 340, выровненные по оси и окруженные непористой наружной оберткой 350 с образованием цилиндрического стержня. Однако в отличие от генерирующего изделия 100, показанного на фиг. 1, изделие 300, генерирующее аэрозоль, содержит твердый субстрат, образующий аэрозоль, в форме цилиндрического штранга 320 из гомогенизированного материала 322 на основе табака, содержащего вещество для образования аэрозоля, такое как, например, глицерин, завернутый в фицеллу 324. По аналогии с трубкой для удержания жидкости первого изделия 100, штранг 320 субстрата, образующего аэрозоль, расположен ниже по потоку относительно устройства 310 для рассеивания тепла и выше по потоку относительно элемента 330, охлаждающего аэрозоль, и окружен оберткой 350. Во время использования воздух втягивается через устройство 310 для рассеивания тепла и штранг 320 субстрата, образующего аэрозоль. Применение изделия 300, генерирующего аэрозоль, во всем остальном аналогично описанному выше в отношении фиг. 1 и 2.

Вышеописанные конкретные варианты осуществления и примеры иллюстрируют, но не ограничивают изобретение. Следует понимать, что возможны и другие варианты осуществления изобретения, и описанные в данном документе конкретные варианты осуществления и примеры не являются исчерпывающими.

Например, хотя в примерах, показанных на фиг. 1 и 2, изображено, что изделие 100 содержит одну хрупкую капсула, в других примерах может быть предусмотрено две или более хрупких капсул.

Кроме того, хотя в примере, показанном на фиг. 2, изображено, что нагревательный элемент в виде нагревательной пластины расположен так, что он проходит в устройство для рассеивания тепла, нагревательный элемент может быть выполнен в виде одного или нескольких нагревательных элементов, проходящих вокруг периферии полости. Дополнительно или альтернативно нагревательный элемент может содержать токоприемник, расположенный в устройстве для рассеивания тепла. Например, токоприемник в форме пластины может быть расположен в устройстве для рассеивания тепла в контакте с пористой основной частью. Один или оба конца токоприемника могут быть заточены или заострены для облегчения вставки в устройство для рассеивания тепла.

1. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с электрически управляемым устройством, генерирующим аэрозоль, причем изделие имеет конец, подносимый ко рту, и дальний конец, расположенный выше по потоку относительно конца, подносимого ко рту, причем изделие содержит:

устройство для рассеивания тепла на дальнем конце изделия и

субстрат, образующий аэрозоль, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла,

причем устройство для рассеивания тепла содержит негорючую пористую основную часть для поглощения тепла от электрического нагревательного элемента, вследствие чего при использовании воздух, втягиваемый через изделие, генерирующее аэрозоль, от дальнего конца к концу, подносимому ко рту, нагревается посредством тепла, поглощенного пористой основной частью, причем пористая основная часть выполнена из штранга из пористого материала.

2. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 1, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена из материала, аккумулирующего тепло.

3. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 2, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена из материала, имеющего удельную теплоемкость по меньшей мере 0,5 Дж/г⋅К, предпочтительно по меньшей мере 0,7 Дж/г⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 0,8 Дж/г⋅К при температуре 25 градусов Цельсия.

4. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 2 или 3, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена из материала, выбранного из группы, содержащей стекловолокно, стекломат, керамику, диоксид кремния, оксид алюминия, углерод и минералы или любую их комбинацию.

5. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что пористая основная часть является теплопроводной.

6. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 5, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена из материала, имеющего теплопроводность по меньшей мере 40 Вт/м⋅К, предпочтительно по меньшей мере 100 Вт/м⋅К, более предпочтительно по меньшей мере 150 Вт/м⋅К, наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 Вт/м⋅К при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 50%.

7. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 5 или 6, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена из теплопроводного материала, выбранного из группы, содержащей алюминий, медь, цинк, сталь, серебро, теплопроводные полимеры или любую их комбинацию или сплав.

8. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что пористая основная часть выполнена таким образом, что через нее проникает электрический нагревательный элемент, образующий часть устройства, генерирующего аэрозоль, когда изделие соединено с устройством, генерирующим аэрозоль.

9. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 8, отличающееся тем, что пористая основная часть образует полость или отверстие для размещения в нем электрического нагревательного элемента, когда устройство для рассеивания тепла соединено с устройством, генерирующим аэрозоль.

10. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрический нагревательный элемент, соединенный с устройством для рассеивания тепла.

11. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 10, отличающееся тем, что электрический нагревательный элемент содержит токоприемник, встроенный в пористую основную часть.

12. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и причем изделие дополнительно содержит:

хрупкую капсулу, содержащую жидкий субстрат, образующий аэрозоль; и

пористый материал носителя, расположенный ниже по потоку относительно устройства для рассеивания тепла и выполненный с возможностью поглощения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, когда хрупкая капсула разломана.

13. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по п. 12, отличающееся тем, что хрупкая капсула расположена в пористом материале носителя.

14. Нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство для рассеивания тепла расположено на расстоянии в продольном направлении изделия от субстрата, образующего аэрозоль, или пористого материала носителя, или и того, и другого.

15. Нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, и нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов.

16. Нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, по п. 15, отличающаяся тем, что электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, содержит электрический нагревательный элемент и корпус, имеющий полость, и причем нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, размещено в полости таким образом, что электрический нагревательный элемент проникает в устройство для рассеивания тепла.