Генерирующее аэрозоль устройство с пирокаталитическим материалом

Группа изобретений относится к генерирующему аэрозоль устройству и способу очистки нагревательной камеры генерирующего аэрозоль устройства. Генерирующее аэрозоль устройство содержит нагревательную камеру, содержащую боковую стенку и нагревательный элемент, расположенный в нагревательной камере. На один или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры в качестве покрытия нанесен пирокаталитический материал. Нагревательный элемент выполнен с возможностью пирокаталитической очистки. Благодаря нанесению пирокаталитического материала обеспечивается уменьшение температуры для пирокаталитической очистки до величины от 300°C до 380°C. Таким образом, пирокаталитическая очистка может быть обеспечена во всей нагревательной камере. Пирокаталитическая очистка является более эффективной благодаря более низкой требующейся температуре, а срок службы батареи может быть увеличен. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля.

Известны, например, из RU 2 624 720 генерирующие аэрозоль устройства, которые нагревают, но не сжигают, генерирующий аэрозоль субстрат, такой как табак. Эти устройства нагревают генерирующий аэрозоль субстрат до достаточно высокой температуры для создания аэрозоля для вдыхания пользователем.

Эти генерирующие аэрозоль устройства обычно содержат нагревательную камеру, причем нагревательный элемент расположен внутри нагревательной камеры. Генерирующее аэрозоль изделие, содержащее генерирующий аэрозоль субстрат, может быть вставлено в нагревательную камеру и нагрето нагревательным элементом. Нагревательный элемент, как правило, выполнен в виде нагревательной пластины и проникает в генерирующий аэрозоль субстрат генерирующего аэрозоль изделия, когда изделие вставлено в нагревательную камеру. Когда генерирующее аэрозоль изделие израсходовано, израсходованное изделие извлекают и вставляют новое изделие в нагревательную камеру. Во время извлечения и вставки изделий и во время работы устройства на нагревательном элементе или в нагревательной камере могут оставаться нежелательные остатки генерирующего аэрозоль субстрата. Удаление таких остатков является затруднительным и требует использования повышенных температур.

Следовательно, существует необходимость в более эффективном удалении нежелательных остатков с нагревательного элемента и из нагревательной камеры.

Для решения этой и других задач настоящее изобретение предлагает генерирующее аэрозоль устройство для генерирования вдыхаемого аэрозоля. Генерирующее аэрозоль устройство содержит нагревательную камеру, содержащую боковую стенку, и нагревательный элемент, расположенный в нагревательной камере. На один или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры в качестве покрытия наносят пирокаталитический материал. Нагревательный элемент выполнен с возможностью пирокаталитической очистки.

Для удаления остатков с нагревательного элемента и/или из нагревательной камеры настоящее изобретение обеспечивает функцию теплового очистки. Для облегчения данной функции нагревательный элемент нагревается до температуры, превышающей температуру генерации аэрозоля. При этой температуре органические отложения преобразуются в летучие органические соединения, углеводороды и карбонизированный газ. Данный переход обозначен далее в качестве пирокаталитической очистки. Термины «пирокаталитическая очистка» включают пиролиз и окисление. Карбонизированные отложения легко удаляют с помощью легкой очистки щеткой или встряхивания устройства после пирокаталитической очистки.

Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Необходимая температура очистки для традиционного пиролиза отложений табака является высокой, например, приблизительно 500°C. Эта температура может быть достигнута с помощью обычного нагревательного элемента, но не во всей нагревательной камере. Следовательно, отложения табака в частях нагревательной камеры, которые не находятся в непосредственном контакте с нагревательным элементом, не могут быть пиролизированы во время пиролиза в обычных устройствах. Вследствие высокой температуры пирокаталитическая очистка требует дополнительно много энергии. Поскольку устройства с нагревом без сжигания часто являются портативными и питаемыми от батареи, пирокаталитическая очистка сокращает время использования устройства и сокращает срок службы батареи. Настоящее изобретение обеспечивает пирокаталическую очистку при более низкой температуре благодаря нанесению пирокаталитического материала. Температуры для пирокаталитической очистки могут быть уменьшены до величины от 300°C до 380°C. Таким образом, пирокаталитическая очистка может быть обеспечена во всей нагревательной камере. Пирокаталитическая очистка является более эффективной благодаря более низкой требующейся температуре, а срок службы батареи может быть увеличен.

Пирокаталитический материал наносят в виде покрытия. Предоставление пирокаталитического материала в качестве покрытия способствует легкому нанесению пирокаталитического материала. Во время изготовления покрытие может быть нанесено на нагревательный элемент и/или боковую стенку нагревательной камеры.Покрытие может быть нанесено разными способами, в том числе путем распыления покрытия, нанесения порошкового покрытия, нанесения методом погружения или нанесения пленочных покрытий.

Боковая стенка нагревательной камеры предпочтительно содержит основание нагревательной камеры, а также стенку, окружающую продольную ось нагревательной камеры. Нагревательная камера содержит отверстие, которое не образует часть боковой стенки и открыто для обеспечения возможности вставки генерирующего аэрозоль изделия. Альтернативно боковая стенка может содержать стенку, окружающую продольную ось нагревательной камеры, а не основание нагревательной камеры. Нагревательная камера может иметь полую трубчатую форму для вставки генерирующего аэрозоль изделия с цилиндрической формой, напоминающей обычную сигарету. Отверстие нагревательной камеры для вставки изделия может быть круглым. Нагревательный элемент может быть выполнен в виде нагревательной пластинки, расположенной по центру в нагревательной камере.

Пирокаталитический материал может содержать катализатор и связующее. Катализатор может представлять собой церий, медь, ванадий, висмут, молибден, марганец, железо, никель, металлы платиновой группы, олово, ниобий, хром, вольфрам, рений, платину, кобальт, оксиды указанных металлов и соединения двух или более из указанных металлов и оксидов.

Связующее связывает материал катализатора и может представлять собой фторполимер, керамический материал или эмалевую фритту. Катализатор может представлять собой пиролитический катализатор. Пиролитический катализатор способствует пиролитической очистке от органических отложений при более низких температурах и, таким образом, уменьшает энергию, необходимую для тепловой очистки. Катализатор может представлять собой окисляющий катализатор. Катализатор может представлять собой пиролитический и окисляющий катализатор. Пирокаталитический материал может содержать одно или более из пиролитического катализатора и окисляющего катализатора.

Связующее также может называться носителем. Связующее выполнено с возможностью надежного удержания катализатора. Связующее может быть выполнено с возможностью приклеивания к нагревательному элементу и/или боковой стенке нагревательной камеры. Катализатор может быть встроен в связующее. Катализатор может быть выполнен с возможностью встраивания в связующее, главным образом, обращенное к нагревательной камере. Другими словами, материал катализатора, предусмотренный в связующем, может быть расположен с возможностью контакта с остатками генерирующего аэрозоль субстрата, который подлежит удалению, в то время как связующий материал преимущественно приклеен к нагревательному элементу и/или боковой стенке нагревательной камеры.

Связующее вещество может иметь высокую теплопроводность. Теплопроводность связующего может способствовать передаче тепла от нагревательного элемента к катализатору и нагревательной камере, когда на нагревательный элемент нанесен материал катализатора. Теплопроводность связующего в этом отношении особенно полезна, когда нагревательный элемент выполнен внутри нагревательной камеры.

Нагревательный элемент может быть расположен по центру и выровнен вдоль продольной оси нагревательной камеры. Нагревательный элемент может быть выполнен в виде штыря или лезвия.

Штырь или лезвие выполнено с возможностью проникновения в генерирующий аэрозоль субстрат генерирующего аэрозоль изделия во время вставки генерирующего аэрозоль изделия в нагревательную камеру. Штырь или лезвие предпочтительно по центру выровнены вдоль продольной оси нагревательной камеры. Штырь или лезвие могут быть выполнены с возможностью индуцирования пирокаталитической очистки. Пирокаталитическая очистка может происходить на поверхности нагревательного элемента, тем самым удаляя нежелательные остатки. Пирокаталитическая очистка также может происходить на боковой стенке нагревательной камеры, в результате чего происходит полная очистка нагревательной камеры, а также нагревательного элемента.

Нагревательный элемент может также быть выполнен в виде внешнего нагревателя, окружающего нагревательную камеру. В этом варианте осуществления обеспечение связующего с высокой теплопроводностью способствует передаче тепла от нагревательного элемента через боковую стенку и связующее в направлении катализатора и нагревательной камеры.

Связующее может быть выполнено устойчивым к механическому повреждению таким образом, чтобы материал катализатора не повреждался или не был удален во время работы устройства, в частности, во время вставки и извлечения генерирующих аэрозоль изделий.

Устройство дополнительно может содержать закрывающее средство для по меньшей мере частичного закрытия, предпочтительно герметичного закрытия, нагревательной камеры.

Во время пирокаталитической очистки воздух, содержащийся в нагревательной камере, нагревается. Когда нагревательная камера открыта, нагретый воздух может выходить из нагревательной камеры. Таким образом, пирокаталитическая очистка может быть негативно нарушена из-за открытой нагревательной камеры. Закрывающее средство может предотвращать выход нагретого воздуха из нагревательной камеры. Таким образом, для реализации пирокаталитической очистки может потребоваться меньше энергии.

Закрывающее средство может также обеспечивать безопасность устройства. В связи с этим, закрывающее средство может препятствовать доступу пользователя к нагревательной камере и предотвращать травмирование пользователя. Закрывающее средство может содержать датчик или защиту от ошибок, которая взаимодействует с соответствующим датчиком или защиту от ошибок, расположенную в нагревательной камере, так что устройство отслеживает расположено ли закрывающее средство так, чтобы закрывать нагревательную камеру. Затем контроллер устройства может позволить пирокаталитическую очистку, как только закрывающее средство закроет нагревательную камеру.

Закрывающее средство может содержать крышку. Крышка может быть выполнена с возможностью закрывания нагревательной камеры.

Крышка может быть выполнена с возможностью съемного прикрепления или несъемного прикрепления к устройству. Прикрепление с возможностью снятия крышки может позволить пользователю извлекать крышку, когда операция очистки не требуется. Пользователь может хранить крышку во время обычной работы устройства отдельно от устройства и использовать крышку для закрывания нагревательной камеры во время пирокаталитической очистки. В качестве альтернативы, крышка может быть несъемно прикреплена к устройству. В этом варианте осуществления пользователь вручную перемещает крышку для закрывания нагревательной камеры, когда хочет инициировать пирокаталитическую очистку. В качестве альтернативы, крышка может автоматически закрываться, когда пользователь инициирует пирокаталитическую очистку.

Закрывающее средство может содержать впускное отверстие для воздуха, выполненное с возможностью закрытия. Впускное отверстие для воздуха может обеспечивать возможность выпуска нагретого воздуха из нагревательной камеры во время пирокаталитической очистки. Выполнение впускного отверстия для воздуха с возможностью закрытия может предотвращать выход нагретого воздуха из нагревательной камеры во время пирокаталитической очистки.

Устройство может содержать средства активации, такие как кнопка для активации пирокаталитической очистки. Средства активации могут быть выполнены в виде кнопки. В качестве альтернативы, средства активации могут содержать интерфейс связи, который сообщается с внешним устройством, таким как смартфон или смарт-часы для активации пирокаталитической очистки.

Теплоизоляционный слой может быть расположен между боковой стенкой нагревательной камеры и пирокаталитическим материалом или вокруг нагревательной камеры.

Теплоизоляционный слой может снижать энергию, необходимую для пирокаталитической очистки. Обеспечение теплоизоляционного слоя особенно полезно, когда нагревательный элемент выполнен в виде внутреннего нагревателя, расположенного внутри нагревательной камеры. В этом случае с помощью теплоизоляционного слоя можно уменьшить или предотвратить выход из нагревательной камеры тепла, излучаемого нагревательным элементом.

Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать табак, при этом пирокаталитический материал может быть выполнен с возможностью снижения требуемой температуры для пиролиза табака ниже 380°C, предпочтительно ниже 360°C, более предпочтительно ниже 340°C. Требуемая температура для пиролитической очистки может составлять от 300°C до 380°C благодаря пирокаталитическому материалу.

Температура для нормальной работы генерирующего аэрозоль устройства во время нагревания генерирующего аэрозоль субстрата, предусмотренного в генерирующем аэрозоль изделии, увеличена для пирокаталитической очистки. Однако температура, обычно необходимая для обеспечения пирокаталитической очистки, составляет 380°C. Эта температура может быть уменьшена с помощью пирокаталитического материала, нанесенного на нагревательный элемент и/или боковую стенку нагревательной камеры. Следовательно, нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева во время пирокаталитической очистки до температуры выше температуры нагревательного элемента для нормального генерирования аэрозоля и ниже температуры, необходимой для пирокаталитической очистки табака без катализатора.

Настоящее изобретение также относится к способу очистки нагревательной камеры генерирующего аэрозоль устройства, включающему следующие этапы:

обеспечение генерирующего аэрозоль устройства, содержащего нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия, содержащего генерирующий аэрозоль субстрат и нагревательный элемент, расположенный в нагревательной камере;

нанесение пирокаталитического материала на один или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры в виде покрытия; и

нагревание нагревательного элемента для удаления нежелательных остатков с одного или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры.

Температура нагревательного элемента во время этапа нагревания может быть увеличена выше нормальной температуры генерации аэрозоля и ниже 380°C, предпочтительно ниже 360°C, более предпочтительно ниже 340°C.

Настоящее изобретение будет далее описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

Фигура 1. нагревательная камера генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению с пирокаталитическим материалом, нанесенным на нагревательный элемент и боковую стенку нагревательной камеры;

Фигура 2. варианты осуществления, в которых пирокаталитический материал нанесен только на нагревательный элемент или боковую стенку нагревательной камеры; и

Фигура 3. вариант осуществления внешнего нагревательного элемента.

На фиг. 1 показана нагревательная камера 10 генерирующего аэрозоль устройства. Нагревательный элемент 12 расположен внутри нагревательной камеры 10. Нагревательный элемент 12 выполнен в виде лезвия и выровнен по центру вдоль продольной оси нагревательной камеры 10.

На фиг. 1 пирокаталитический материал, содержащий катализатор 14, нанесен на нагревательный элемент 12, а также на боковую стенку 16 нагревательной камеры 10. Пирокаталитический материал выполнен в виде покрытия и содержит катализатор 14, а также связующее 18.

Связующее 18 выполнено с высокой теплопроводностью, так что тепло, генерируемое нагревательным элементом 12, может передаваться в направлении катализатора 14, а также по направлению к остаткам генерирующего аэрозоль субстрата, прилипшим к нагревательному элементу 12 и боковой стенке 16 нагревательной камеры 10 после извлечения генерирующего аэрозоль изделия.

На фиг. 2 показаны варианты осуществления, в которых пирокаталитический материал нанесен только на нагревательный элемент 12 на фиг. 2A и нанесен только на боковую стенку 16 нагревательной камеры 10 на фиг. 2B. Когда пирокаталитический материал нанесен только на нагревательный элемент 12, пирокаталитическая очистка может быть обеспечена на поверхности нагревательного элемента 12 с температурой, которая уменьшена по сравнению с обычной температурой 380°C, необходимой для пирокаталитической очистки. Если пирокаталитический материал выполнен на боковой стенке 16 нагревательной камеры 10, пирокаталитическая очистка может быть выполнена легче на поверхности нагревательного элемента 12, также как и на боковой стенке 16 нагревательной камеры 10 благодаря тому факту, что температура, необходимая для пирокаталитической очистки на боковой стенке 16, является более низкой по в сравнении с температурой, необходимой на поверхности нагревательного элемента 12. В этом отношении нагревательный элемент 12 может быть выполнен с возможностью нагревания до температуры приблизительно 380°C на поверхности нагревательного элемента 12, тогда как температура, достигаемая на боковой стенке 16 нагревательной камеры 10, может быть ниже. Благодаря пирокаталитическому материалу, выполненному на боковой стенке 16 нагревательной камеры 10, эта более низкая температура все еще может быть достаточной для обеспечения пирокаталитической очистки.

На фиг. 3 показан вариант осуществления нагревательного элемента 12, в котором нагревательный элемент 12 выполнен в виде внешнего нагревателя. В сравнении с фиг. 1 и фиг. 2, на которых нагревательный элемент 12 выполнен в качестве внутреннего нагревателя, внешний нагреватель, показанный на фиг. 3, расположен вокруг боковой стенки 16 нагревательной камеры 10. Связующее 18 и предпочтительно также боковая стенка 16 нагревательной камеры 10 может быть выполнена в этом варианте осуществления с высокой теплопроводностью для обеспечения теплопередачи от внешнего нагревательного элемента 12 через боковую стенку 16 нагревательной камеры 10 и связующее 18 к катализатору 14, а также к остаткам генерирующего аэрозоль вещества, оставшимся в нагревательной камере 10.

1. Генерирующее аэрозоль устройство для генерирования вдыхаемого аэрозоля, содержащее нагревательную камеру, содержащую боковую стенку и нагревательный элемент, расположенный в нагревательной камере, причем на одном или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры в качестве покрытия нанесен пирокаталитический материал, и при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью пирокаталитической очистки.

2. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 1, в котором пирокаталитический материал содержит катализатор и связующее.

3. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 2, в котором связующее имеет высокую теплопроводность.

4. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором нагревательный элемент выполнен в виде штыря или лезвия.

5. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором устройство также содержит закрывающее средство для по меньшей мере частичного закрытия, предпочтительно герметичного закрытия, нагревательной камеры.

6. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 5, в котором закрывающее средство содержит крышку.

7. Генерирующее аэрозоль устройство по п. 6, в котором крышка присоединена к устройству с возможностью снятия или без возможности снятия.

8. Генерирующее аэрозоль устройство по одному из пп. 5-7, в котором закрывающее средство содержит впускное отверстие для воздуха, выполненное с возможностью закрытия.

9. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором теплоизоляционный слой расположен между боковой стенкой нагревательной камеры и пирокаталитическим материалом или вокруг нагревательной камеры.

10. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором генерирующий аэрозоль субстрат содержит табак, и при этом пирокаталитический материал выполнен с возможностью уменьшения требуемой температуры для пиролиза табака ниже 380°C, предпочтительно ниже 360°C, более предпочтительно ниже 340°C.

11. Генерирующее аэрозоль устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором пирокаталитический материал выполнен с возможностью уменьшения требуемой температуры для пиролитической очистки до величины от 300°C до 380°C.

12. Способ очистки нагревательной камеры генерирующего аэрозоль устройства, включающий следующие этапы: обеспечение генерирующего аэрозоль устройства, содержащего нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия, содержащего генерирующий аэрозоль субстрат и нагревательный элемент, расположенный в нагревательной камере; нанесение пирокаталитического материала на один или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры в виде покрытия; и нагревание нагревательного элемента для удаления нежелательных остатков с одного или более из нагревательного элемента и боковой стенки нагревательной камеры.

13. Способ по п. 12, в котором температура нагревательного элемента во время этапа нагревания повышается выше нормальной температуры генерации аэрозоля и ниже 380°C, предпочтительно ниже 360°C, более предпочтительно ниже 340°C.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором температура нагревательного элемента во время этапа нагревания увеличивается до величины от 300°C до 380°C.