Генерирующее аэрозоль изделие, содержащее полый стержень из генерирующего аэрозоль субстрата
В настоящем изобретении предложено генерирующее аэрозоль изделие (10) для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве. Генерирующее аэрозоль изделие содержит: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата (12); обертку, окружающую стержень; полую трубку (14), проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал (16) для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии, причем полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие (18), проходящее через стенку трубки, так что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между суммарной площадью сечения указанного множества отверстий и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,672. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.
Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль изделию, содержащему генерирующий аэрозоль субстрат.
В данной области техники известны генерирующие аэрозоль изделия, в которых генерирующий аэрозоль субстрат, такой как содержащий табак субстрат, нагревают, а не сжигают. Обычно в таких нагреваемых курительных изделиях аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от источника тепла на физически отдельный генерирующий аэрозоль субстрат или материал, который может быть расположен в контакте с источником тепла, внутри него, вокруг него или дальше по ходу потока относительно него. Во время использования генерирующего аэрозоль изделия летучие соединения выделяются из генерирующего аэрозоль субстрата в результате передачи тепла от источника тепла и вовлекаются в воздух, втягиваемый через генерирующее аэрозоль изделие. По мере охлаждения выделяющихся соединений они конденсируются с образованием аэрозоля.
Доступно несколько альтернативных способов изготовления субстратов для нагреваемых генерирующих аэрозоль изделий, например, из произвольно ориентированных кусочков, нитей или полос табачного материала. Относительно недавно в WO-A-2012/164009 были раскрыты стержни для нагреваемых генерирующих аэрозоль изделий, выполненные из собранных листов гомогенизированного табачного материала, которые обеспечивают возможность улучшенного регулирования пористости вдоль стержней.
В ряде документов, относящихся к известному уровню техники, раскрыты генерирующие аэрозоль устройства для потребления генерирующих аэрозоль изделий. Такие устройства включают, например, электрически нагреваемые генерирующие аэрозоль устройства, в которых аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от одного или более электрических нагревательных элементов генерирующего аэрозоль устройства на генерирующий аэрозоль субстрат нагреваемого генерирующего аэрозоль изделия. Генерирующее аэрозоль устройство может, например, содержать нагревательную камеру, выполненную с возможностью съемного размещения генерирующего аэрозоль субстрата, который может вставляться пользователем и удаляться пользователем после использования. Следовательно, в таких устройствах генерирующий аэрозоль субстрат имеет возможность приема тепла от окружающей поверхности нагревательной камеры.
Для облегчения вставки и удаления генерирующего аэрозоль изделия внутренний диаметр нагревательной камеры предпочтительно составляет больше, чем наружный диаметр генерирующего аэрозоль изделия. Это также желательно исходя из того, что это помогает учитывать возможные незначительные изменения наружного диаметра генерирующего аэрозоль изделия. Напротив, если внутренний диаметр нагревательной камеры будет слишком близок к наружному диаметру генерирующего аэрозоль изделия, то колебания наружного диаметра генерирующего аэрозоль изделия могут препятствовать его вставке в устройство, и участки генерирующего аэрозоль изделия в целом могут находиться в непосредственном контакте с нагревательными поверхностями или даже прижиматься к ним, что может приводить к локальному перегреву или даже горению генерирующего аэрозоль изделия.
Кроме того, было обнаружено, что в целом в нагреваемых генерирующих аэрозоль изделиях необходимо меньшее количество генерирующего аэрозоль субстрата по сравнению с генерирующими аэрозоль изделиями, в которых субстрат сгорает, такими как обычные сигареты с фильтром. Таким образом, генерирующие аэрозоль изделия для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве могут иметь диаметр, схожий с диаметром обычной сигареты с фильтром, будучи при этом короче обычной сигареты с фильтром. Генерирующие аэрозоль изделия для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве могут иметь приблизительно такую же длину, что и обычные сигареты с фильтром, будучи при этом тоньше обычной сигареты с фильтром.
Генерирующие аэрозоль изделия более тонкого типа обеспечивают возможность их быстрого нагрева благодаря меньшему количеству нагреваемого материала на единицу длины. Кроме того, возможен последовательный независимый нагрев разных продольных участков генерирующего аэрозоль субстрата, что обеспечивает возможность точного управление тем, каким образом генерирующий аэрозоль субстрат потребляется с течением времени.
Однако более тонкие генерирующие аэрозоль изделия являются менее подходящими для использования с внутренним нагревательным механизмом, представляющим собой механизм, в котором нагревательный элемент, такой как нагревательное лезвие, вставляют в генерирующий аэрозоль субстрат. Это связано с тем, что вставка нагревательного элемента в генерирующий аэрозоль субстрат может повредить субстрат или сам нагревательный элемент.
Однако при использовании в устройстве, содержащем нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия, более тонкие генерирующие аэрозоль изделия в большей степени подвержены выскальзыванию из нагревательной камеры, и обычно они не удерживаются в идеально центрированном положении внутри нагревательной камеры, так что подача тепловой энергии на генерирующий аэрозоль субстрат может не быть настолько однородной, насколько это возможно. Кроме того, поскольку тепло подается от периферии генерирующего аэрозоль изделия, наружная часть субстрата может перегреваться при попытке подачи тепла также на центральную часть субстрата, или возможно в целом снижение общей тепловой эффективности.
Было бы желательно создать такое альтернативное генерирующее аэрозоль изделие, которое легче поддавалось бы эффективному нагреву, так что основная часть генерирующего аэрозоль субстрата эффективно достигала бы требуемой температуры без перегрева или иных непроизводительных потерь тепловой энергии.
Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль изделию для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве и содержащему: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха. Площадь поверхности сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 3,14 квадратного миллиметра до приблизительно 4,52 квадратного миллиметра; и площадь сечения указанного по меньшей мере одного отверстия составляет от приблизительно 0,19 квадратного миллиметра до приблизительно 0,38 квадратного миллиметра.
Кроме того, настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль изделию для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве и содержащему: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,121.
Согласно аспекту настоящего изобретения, предложено генерирующее аэрозоль изделие для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве и содержащее: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит множество отверстий, проходящих через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанные отверстия с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между суммарной площадью сечения указанного множества отверстий и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,672.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая генерирующее аэрозоль изделие и электрическое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее нагреватель и продолговатую нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней генерирующего аэрозоль изделия таким образом, чтобы генерирующее аэрозоль изделие нагревалось в нагревательной камере, причем генерирующее аэрозоль изделие содержит: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха.
Следует понимать, что любые признаки, описанные со ссылкой на один аспект настоящего изобретения, в равной степени применимы к любому другому аспекту настоящего изобретения.
Используемый в настоящем документе термин «нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие» относится к генерирующему аэрозоль изделию для создания аэрозоля, содержащему генерирующий аэрозоль субстрат, который предназначен для нагрева, а не для сжигания, с целью выделения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Обычная сигарета поджигается при поднесении пользователем пламени к одному концу сигареты и втягивании воздуха через другой конец. Локализованное тепло, обеспечиваемое пламенем и кислородом в воздухе, втягиваемом через сигарету, приводит к зажиганию конца сигареты, и в результате обусловленного этим горения создается вдыхаемый дым. В отличие от этого, в нагреваемых генерирующих аэрозоль изделиях аэрозоль генерируется в результате нагрева генерирующего аромат субстрата, такого как табак. Известные нагреваемые генерирующие аэрозоль изделия, включают, например, электрически нагреваемые генерирующие аэрозоль изделия и генерирующие аэрозоль изделия, в которых аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от горючего топливного элемента или источника тепла на физически отдельный образующий аэрозоль материал.
Используемый в настоящем документе термин «генерирующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному выделять при нагреве летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоль, генерируемый из генерирующих аэрозоль субстратов генерирующих аэрозоль изделий, описанных в настоящем документе, может быть видимым или невидимым, и он может содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Используемый в настоящем документе термин «стержень» относится к в целом цилиндрическому элементу с по существу многоугольным сечением, предпочтительно с круглым, овальным или эллиптическим сечением.
В контексте данного документа термин «полая трубка» обозначает полый продолговатый элемент, вдоль продольной оси которого образован просвет или канал для потока воздуха.
Используемый в настоящем документе термин «продольный» относится к направлению, соответствующему главной продольной оси генерирующего аэрозоль изделия, которая проходит между расположенным раньше по ходу потока и расположенным дальше по ходу потока концами генерирующего аэрозоль изделия. Во время использования воздух втягивается через генерирующее аэрозоль изделие в продольном направлении. Термин «поперечный» относится к направлению, которое перпендикулярно продольной оси.
Любая ссылка на «сечение» генерирующего аэрозоль изделия или компонента генерирующего аэрозоль изделия относится к поперечному сечению, если не указано иное. «Площадь сечения» генерирующего аэрозоль изделия или компонента генерирующего аэрозоль изделия представляет собой площадь поверхности сечения изделия или его компонента, измеренную в плоскости, по существу перпендикулярной продольной оси изделия или компонента.
В контексте данного документа термин «длина» относится к размеру компонента в продольном направлении, а термин «ширина» относится к размеру компонента в поперечном направлении. Например, если стержень имеет круглое сечение, то максимальная ширина соответствует диаметру круга.
Используемые в настоящем документе термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу потока» описывают относительные положения элементов или частей элементов генерирующего аэрозоль изделия по отношению к направлению, в котором аэрозоль переносится через генерирующее аэрозоль изделие во время использования.
Термин «эквивалентный диаметр» используется в данном документе для обозначения диаметра круга, имеющего такую же площадь поверхности, что и поперечное сечение элемента, такого как отверстие в полой трубке. В целом, поперечное сечение отверстия в полой трубке может иметь любую форму, хотя предпочтительной является круглая или схожая с нею форма, такая как овальная или эллиптическая форма. Для отверстия, имеющего круглое поперечное сечение, эквивалентный диаметр представляет собой диаметр сечения отверстия.
Как кратко описано выше, генерирующее аэрозоль изделие согласно настоящему изобретению содержит полый цилиндрический стержень генерирующего аэрозоль субстрата и обертку, окружающую указанный стержень. Полая трубка проходит вдоль продольной оси стержня и образует центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие или отверстия с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между суммарной площадью сечения указанного множества отверстий и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,672.
Поскольку генерирующий аэрозоль субстрат занимает периферию генерирующего аэрозоль изделия, обеспечивается легкий нагрев по существу лишь генерирующего аэрозоль субстрата при подаче тепла за счет конвекции в радиальном направлении от стенки нагревательной камеры, в которой размещено генерирующее аэрозоль изделие. Это сводит к минимуму возможность потерь энергии на нагрев центральной сердцевины генерирующих аэрозоль субстратов, что в известном генерирующем аэрозоль изделии может иногда приводить к невозможности достижения надлежащей температуры для оптимального образования аэрозоля и его доставки потребителю.
Кроме того, благодаря обеспечению сообщения по текучей среде между образующим аэрозоль субстратом и каналом для потока воздуха, образованным полой трубкой, и благодаря регулированию размера и количества отверстий, выполненных через стенку полой трубки, и/или размера полой трубки, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности управления процессом аэрозолизации путем эффективного управления потоком воздуха и нагретых паров в процессе их конденсации с образованием вдыхаемого аэрозоля. При осуществлении пользователем затяжки на конце генерирующего аэрозоль изделия для втягивания аэрозоля из изделия, отверстия, образованные в стенке полой трубки, обеспечивают возможность втекания нагретых паров в основной поток воздуха, проходящий вдоль центрального канала для потока воздуха. Это обеспечивает преимущество, состоящее в большей наполненности объема аэрозоля.
Кроме того, благодаря регулированию размера и количества отверстий, выполненных через стенку полой трубки, и/или размера полой трубки, а также благодаря обеспечению отверстий в разных местах вдоль длины полой трубки и вокруг периферии полой трубки, также обеспечивается преимущество, состоящее в возможности регулирования общего сопротивления втягиванию (RTD) генерирующего аэрозоль изделия таким образом, чтобы для потребителя обеспечивались ощущения, схожие с теми, которые имеют место при осуществлении затяжки обычной сигаретой.
Генерирующий аэрозоль субстрат, обеспечиваемый в виде полого цилиндрического стержня в генерирующих аэрозоль изделиях согласно настоящему изобретению, может быть образован из кусочков, нитей или полос табачного материала, включая листы из восстановленного табака или гомогенизированного табака. Используемый в настоящем документе термин «гомогенизированный табачный материал» охватывает любой табачный материал, выполненный путем агломерации частиц табачного материала. Листы или полотна гомогенизированного табачного материала выполняют путем агломерации сыпучего табачного материала, полученного путем измельчения или, в других случаях, превращения в порошок одного или обоих из пластинок табачного листа и стеблей табачного листа. В дополнение, гомогенизированный табачный материал может содержать одно или более из табачной пыли, табачной мелочи и других побочных продуктов сыпучего табака, образующихся во время переработки, обработки и транспортировки табака, а также связующего, веществ для образования аэрозоля, ароматизаторов, других нетабачных материалов, таких как другие растительные материалы, в том числе волокна и другое. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть изготовлены с использованием процессов литья, экструзии, производства бумаги или любыми другими подходящими способами, известными в данной области техники.
Непрерывный лист образующего аэрозоль материала может представлять собой гладкий лист. Непрерывный лист может быть обработан для облегчения собирания листа. Например, непрерывный лист может быть подвергнут рифлению, рилевке, сгибанию, текстурированию, тиснению, или но может быть иным образом обработан для обеспечения линий ослабления, чтобы облегчить собирание. Предпочтительная обработка непрерывного листа представляет собой гофрирование. В контексте данного документа термин «гофрированный» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Включение одного или более гофрированных листов обеспечивает возможность содействия сохранению расстояния между смежными листами внутри стержня.
Листы могут быть выполнены из пористого табачного материала. Термин «пористый» используется в данном документе для обозначения материала, который предоставляет множество пор или отверстий для обеспечения возможности прохождения воздуха через материал. Табачный материал может быть изготовлен с пористостью в пределах собственной пористости таким образом, чтобы внутри структуры каждого листа было обеспечено достаточное количество пор или пустот для обеспечения возможности протекания потока воздуха через лист в продольном направлении. В качестве альтернативны или дополнительно, каждый лист табачного материала может содержать множество отверстий для потока воздуха, обеспечивающих требуемую пористость. Например, лист табачного материала может быть перфорирован в виде рисунка из отверстий для потока воздуха во время изготовления стержня из генерирующего аэрозоль субстрата. Отверстия для потока воздуха могут быть выполнены путем перфорации произвольно или равномерно по листу. Рисунок из отверстий для потока воздуха может покрывать по существу всю поверхность листа, или он может покрывать одну или более конкретных областей листа при отсутствии отверстий для потока воздуха в остальных областях.
Кусочки, нити или полосы табачного материала могут быть произвольно расположены внутри стержня. В качестве альтернативы, резаные кусочки, нити или полосы табачного материала могут быть по существу параллельными и выровнены с продольной осью стержня.
Предпочтительно, генерирующий аэрозоль субстрат содержит вещество для образования аэрозоля. В контексте данного документа термин «вещество для образования аэрозоля» описывает любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании содействуют образованию аэрозоля и которые по существу устойчивы к термическому разложению при рабочей температуре генерирующего аэрозоль изделия. Подходящие вещества для образования аэрозоля известны в данной области техники и включают, 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.
Вещество для образования аэрозоля может быть обеспечено в виде жидкости или геля. В некоторых вариантах осуществления вещество для образования аэрозоля может быть обеспечено в виде композиции, дополнительно содержащей никотин и/или ароматизатор.
Гомогенизированные табачные материалы могут дополнительно содержать различные другие добавки, такие как увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, связующие и растворители.
В полом цилиндрическом стержне изделий согласно настоящему изобретению генерирующий аэрозоль субстрат занимает кольцевое пространство, по существу проходящее от наружной поверхности полой трубки, образующей центральный канал для потока воздуха, до внутренней поверхности обертки. Сечение полого цилиндрического стержня имеет по существу кольцевую форму. В предпочтительных вариантах осуществления сечение полого цилиндрического стержня является по существу кольцеобразным и образует область, ограниченную двумя концентрическими окружностями. Таким образом, наружный диаметр и внутренний диаметр могут быть определены для полого цилиндрического стержня как соответствующие диаметрам двух указанных концентрических окружностей. Термин «радиальная толщина» в отношении полого цилиндрического стержня используется в данном документе для обозначения разности между наружным диаметром и внутренним диаметром сечения полого цилиндрического стержня.
Полый стержень из генерирующего аэрозоль субстрата предпочтительно имеет наружный диаметр, приблизительно равный наружному диаметру генерирующего аэрозоль изделия.
Предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет наружный диаметр по меньшей мере 5 миллиметров. Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата может иметь наружный диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров, например от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 10 миллиметров или от приблизительно 6 миллиметров до приблизительно 8 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет наружный диаметр 7,3 миллиметра с точностью 10 процентов.
Стержень из генерирующего аэрозоль субстрата может иметь длину от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 100 мм. Предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет длину по меньшей мере приблизительно 5 миллиметров, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно 7 миллиметров. Дополнительно или в качестве альтернативы, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата предпочтительно имеет длину менее чем приблизительно 75 миллиметров, более предпочтительно менее чем приблизительно 50 миллиметров. В одном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата, может иметь длину приблизительно 40 миллиметров. В предпочтительном варианте осуществления стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет длину приблизительно 43 миллиметра.
Предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет по существу постоянное сечение по длине стержня. Особо предпочтительно, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата имеет по существу кольцевое сечение, причем внутренний и наружный диаметры кольца являются по существу постоянными вдоль продольной оси полого стержня.
Радиальная толщина кольца из генерирующего аэрозоль субстрата в целом будет также зависеть от размера полой трубки, образующей центральный канал для потока воздуха, как будет более подробно описано ниже. В предпочтительном варианте осуществления радиальная толщина кольца из генерирующего аэрозоль субстрата составляет по меньшей мере приблизительно 2 миллиметра. Еще более предпочтительно, радиальная толщина кольца из генерирующего аэрозоль субстрата составляет по меньшей мере приблизительно 2,2 миллиметра.
Как кратко описано выше, в генерирующих аэрозоль изделиях согласно настоящему изобретению генерирующий аэрозоль субстрат окружен оберткой. Обертка может быть выполнена из пористого или непористого листового материала. Обертка может быть выполнена из любого подходящего материала или комбинации материалов. Предпочтительно, обертка представляет собой бумажную обертку.
В некоторых вариантах осуществления обертка окружает лишь стержень. В других вариантах осуществления, в которых генерирующее аэрозоль изделие содержит один или более дополнительных компонентов, по существу выровненных со стержнем, обертка также может по меньшей мере частично окружать один или более указанных дополнительных компонентов. На практике стержень и любой дополнительный компонент могут быть собраны внутри одной и той же обертки. Например, генерирующие аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению также могут содержать по меньшей мере одно из: мундштука, элемента для охлаждения аэрозоля и опорного элемента, такого как полая ацетатная трубка. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления генерирующее аэрозоль изделие содержит, в линейной последовательной конфигурации, стержень из генерирующего аэрозоль субстрата, как описано выше, опорный элемент, расположенный по ходу потока непосредственно после генерирующего аэрозоль субстрата, элемент для охлаждения аэрозоля, расположенный дальше по ходу потока относительно опорного элемента, обертку, окружающую стержень, опорный элемент и элемент для охлаждения аэрозоля.
В дополнение или в качестве альтернативы, генерирующее аэрозоль изделие может содержать мундштучный фильтр и/или полый трубчатый сегмент, образующий полость на мундштучном конце. Фильтр может быть расположен на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль изделия. Фильтр может представлять собой ацетилцеллюлозную фильтрующую заглушку. Фильтр в предпочтительном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 мм, однако он может иметь длину от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм.
Полая трубка может быть выполнена из полимерного материала или бумажного материала. Например, полый трубчатый сегмент может быть выполнен из экструдированной пластмассовой трубки. В качестве альтернативы, полый трубчатый сегмент может быть выполнен из множества перекрывающихся бумажных слоев, например множества параллельно намотанных бумажных слоев или множества спирально намотанных бумажных слоев. Выполнение полого трубчатого сегмента из множества перекрывающихся бумажных слоев может способствовать повышению стойкости полой трубки на основе бумаги к сминанию или деформации. Предпочтительно, одна такая полая трубка содержит по меньшей мере два бумажных слоя. В качестве альтернативы или дополнительно, полая трубка содержит менее чем одиннадцать бумажных слоев.
Пример способа выполнения полой трубки из множества намотанных бумажных слоев включает этап, на котором наматывают множество по существу непрерывных бумажных полос с перекрытием вокруг цилиндрического сердечника. Полосы наматывают параллельно или по спирали таким образом, чтобы сформировать по существу непрерывную трубку на сердечнике. Формируемая трубка может приводиться во вращение вокруг сердечника, например, с использованием резиновой ленты, таким образом, чтобы бумажные слои непрерывно вытягивались и наматывались вокруг сердечника. Затем сформированная трубка может быть разрезана на части требуемой длины дальше по ходу потока относительно сердечника.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие содержит множество отверстий, выполненных в стенке полой трубки.
В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере одно отверстие содержит по меньшей мере первый ряд отверстий, расположенных через промежутки по окружности полой трубки на заданном расстоянии от первого конца полой трубки. Это обеспечивает преимущество, состоящее в содействии более равномерному переносу нагретых паров из образующего аэрозоль субстрата в центральный канал для потока воздуха, что, в свою очередь, обеспечивает возможность достижения более равномерного распределения конденсированных аэрозольных компонентов в потоке, вдыхаемом потребителем.
В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере одно отверстие содержит по меньшей мере второй ряд отверстий, расположенных через промежутки по окружности полой трубки, при этом указанный второй ряд отверстий расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 1 см в продольном направлении от указанного первого ряда отверстий. Это обеспечивает преимущество, состоящее в облегчении использования образующего аэрозоль субстрата в качестве источника аэрозольных компонентов во всей его полноте.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления множество отверстий выполнено в стенке полой трубки, причем отверстия расположены по спирали вокруг наружной поверхности полой трубки. Эта альтернативная компоновка также способна обеспечивать возможность эффективного использования всего образующего аэрозоль субстрата.
Наружный диаметр полой трубки предпочтительно составляет по меньшей мере приблизительно 2,0 миллиметра. Более предпочтительно, наружный диаметр полой трубки составляет по меньшей мере приблизительно 2,1 миллиметра.
В дополнение или в качестве альтернативы, наружный диаметр полой трубки предпочтительно составляет менее чем приблизительно 3 миллиметров. Более предпочтительно, наружный диаметр полой трубки составляет менее чем приблизительно 2,8 миллиметра. Еще более предпочтительно, наружный диаметр полой трубки составляет менее приблизительно 2,5 миллиметра.
В особо предпочтительных вариантах осуществления наружный диаметр полой трубки предпочтительно составляет от приблизительно 2,0 миллиметра до приблизительно 2,5 миллиметра.
Предпочтительно, толщина стенки полой трубки составляет по меньшей мере приблизительно 0,2 миллиметра. Более предпочтительно, толщина стенки полой трубки составляет по меньшей мере приблизительно 0,4 миллиметра. Толщина стенки полой трубки может составлять менее приблизительно 1 миллиметр. Более предпочтительно, толщина стенки полой трубки составляет менее чем приблизительно 0,8 миллиметра. В особо предпочтительных вариантах осуществления толщина стенки полой трубки составляет от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 1 миллиметра, еще более предпочтительно от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 0,8 миллиметра.
Предпочтительно, эквивалентный диаметр отверстия или отверстий составляет по меньшей мере приблизительно 0,5 миллиметра. Дополнительно или в качестве альтернативы, эквивалентный диаметр отверстия или отверстий составляет менее чем приблизительно 0,7 миллиметра. Было обнаружено, что падение давления, связанное с отверстиями, имеющими эквивалентный диаметр, попадающий в данный диапазон, является таким, что во время использования нагретые парообразные компоненты легко втягиваются в центральный канал для потока воздуха, образованный полой трубкой.
В предпочтительных вариантах осуществления полая трубка имеет сопротивление втягиванию (RTD) по меньшей мере приблизительно 60 миллиметров H2O. Более предпочтительно, полая трубка имеет сопротивление втягиванию (RTD) по меньшей мере приблизительно 70 миллиметров H2O. Еще более предпочтительно, полая трубка имеет сопротивление втягиванию (RTD) по меньшей мере приблизительно 80 миллиметров H2O.
Согласно еще одному примеру, генерирующее аэрозоль изделие для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве содержит: полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии, причем полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,121.
Предпочтительно, соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет по меньшей мере приблизительно 0,05. Более предпочтительно, соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет по меньшей мере приблизительно 0,07. Дополнительно или в качестве альтернативы, соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха предпочтительно составляет менее чем приблизительно 0,10. Более предпочтительно, соотношение между площадью сечения указанного по меньшей мере одного отверстия и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет менее чем приблизительно 0,08.
Как описано выше, согласно аспекту настоящего изобретения генерирующее аэрозоль изделие для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве содержит полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата; обертку, окружающую стержень; полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка содержит множество отверстий, проходящих через стенку трубки таким образом, что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанные отверстия с центральным каналом для потока воздуха. Соотношение между суммарной площадью сечения указанного множества отверстий и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,672.
Без привлечения теории понятно, что падение давления, связанное с каналом цилиндрической или схожей с нею формы, обратно пропорционально квадрату эквивалентного диаметра канала (как показывает уравнение Хагена-Пуазейля). Таким образом, падение давления, связанное с каждым отверстием в стенке полой трубки, а также падение давления на центральном канале для потока воздуха можно рассматривать как обратно пропорциональное площади сечения каждого отверстия и полой трубки соответственно. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что если соотношение между площадью сечения единственного отверстия в стенке полой трубки и площадью сечения центрального канала для потока воздуха находится в указанных диапазонах, то во время использования генерирующего аэрозоль изделия устанавливаются особо предпочтительные условия по динамике текучей среды, так что нагретые парообразные компоненты легко втягиваются в центральный канал для воздуха и смешиваются с вдыхаемым потоком воздуха при осуществлении вдыхания потребителем. Это также распространяется на определенные соотношения между суммарной площадью сечения всех отверстий, выполненных в стенке полой трубки, и площадью сечения центрального канала для потока воздуха, образованного полой трубкой.
Кроме того, генерирующие аэрозоль изделия, имеющие отверстия и полую трубку, попадающие по размеру в пределы вышеописанных диапазонов, предпочтительно имеют такое общее RTD, чтобы обеспечивать для потребителя ощущения, максимально схожие с теми, которые имеют место при осуществлении затяжки на обычной сигарете.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая генерирующее аэрозоль изделие того типа, который описан выше. Более конкретно, одна такая генерирующая аэрозоль система содержит электрическое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее нагреватель и продолговатую нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней генерирующего аэрозоль изделия таким образом, чтобы это генерирующее аэрозоль изделие нагревалось в указанной нагревательной камере.
Предпочтительно, нагреватель содержит по существу цилиндрический продолговатый нагревательный элемент, и нагревательная камера расположена вокруг окружной продольной поверхности нагревателя. Соответственно, во время использования тепловая энергия, подаваемая нагревателем, проходит в радиальном направлении наружу от поверхности нагревателя в нагревательную камеру и генерирующее аэрозоль изделие. Требуется, чтобы тепловая энергия, подаваемая нагревателем, достигала лишь наружной поверхности полой трубки с целью эффективного нагрева генерирующего аэрозоль субстрата, и таким образом тепло, генерируемое устройством, с легкостью используется более эффективным образом.
Однако в качестве альтернативы могут использоваться другие формы и конфигурации нагревателя и нагревательной камеры.
Нагреватель может содержать множество отдельных нагревательных элементов, причем различные нагревательные элементы могут быть выполнены с возможностью управления независимо друг от друга таким образом, чтобы обеспечивалась возможность активации разных элементов в разные моменты времени для нагрева генерирующего аэрозоль изделия. Например, нагреватель может содержать множество выровненных по оси нагревательных элементов, которые обеспечивают множество независимых зон нагрева вдоль длины нагревателя. Каждый нагревательный элемент может иметь длину, значительно меньшую, чем общая длина нагревателя. Таким образом, при активации одного отдельного нагревательного элемента он подает тепловую энергию на часть генерирующего аэрозоль субстрата, расположенную в радиальном направлении вблизи этого нагревательного элемента, без существенного нагрева остальной части генерирующего аэрозоль субстрата. Таким образом обеспечивается возможность нагрева разных секций генерирующего аэрозоль субстрата независимо и в разные моменты времени.
В качестве альтернативы или дополнительно, нагреватель может содержать множество продолговатых и проходящих в продольном направлении нагревательных элементов в разных местах вокруг продольной оси нагревателя. Таким образом, при активации одного отдельного нагревательного элемента он подает тепловую энергию на продольную часть генерирующего аэрозоль субстрата, лежащую по существу параллельно нагревательному элементу смежно с ним. Данная конфигурация также обеспечивает возможность независимого нагрева разных частей генерирующего аэрозоль субстрата.
В предпочтительных вариантах осуществления генерирующая аэрозоль система дополнительно содержит изолирующие средства, размещенные между нагревательной камерой и областью снаружи устройства для уменьшения потерь тепла из нагретого генерирующего аэрозоль субстрата.
Настоящее изобретение будет далее описано со ссылкой на чертеж по Фиг. 1, который показывает схематический вид в продольном сечении генерирующего аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению.
Генерирующее аэрозоль изделие 10, показанное на Фиг. 1, содержит полый цилиндрический стержень 12 из генерирующего аэрозоль субстрата, окруженный бумажной оберткой 14. Стержень 12 содержит множество нитей или полос из гомогенизированного табачного материала, по существу произвольно расположенных внутри стержня. Нити имеют ширину приблизительно 1,4 миллиметра и длину по меньшей мере приблизительно 10 миллиметров. Наружный диаметр стержня 12 составляет приблизительно 7,4 миллиметра. Внутренний диаметр стержня составляет приблизительно 4,2 миллиметра. Длина стержня 12 составляет приблизительно 50 миллиметров.
Кроме того, генерирующее аэрозоль изделие 10 содержит полую трубку 14, изготовленную из полимерного материала, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал 16 для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии. Полая трубка 14 имеет наружный диаметр приблизительно 4,2 миллиметра и толщину стенки приблизительно 1 миллиметр. Таким образом, внутренний диаметр полой трубки составляет приблизительно 2,2 миллиметра, и площадь сечения центрального канала для потока воздуха составляет приблизительно 3,8 квадратных миллиметра.
Полая трубка содержит множество отверстий 18, проходящих через стенку трубки и обеспечивающих сообщение по текучей среде между генерирующим аэрозоль субстратом в стержне 12 и центральным каналом 16 для потока воздуха. Каждое отверстие 18 имеет диаметр приблизительно 0,6 миллиметра и площадь сечения приблизительно 0,28 квадратного миллиметра. Таким образом, соотношение между площадью сечения каждого отдельного отверстия 18 и площадью сечения центрального канала 16 для потока воздуха составляет приблизительно 0,073.
Отверстия 18 обеспечены в виде четырех пар отверстий, расположенных в диаметрально противоположных местах вокруг периферии полой трубки 14. Смежные пары отверстий расположены на расстоянии приблизительно 9 миллиметров друг от друга в продольном направлении. Суммарная площадь сечения восьми отверстий 18 составляет приблизительно 2,24 квадратного миллиметра. Таким образом, соотношение между суммарной площадью сечения отверстий 18 и площадью сечения центрального канала 16 для потока воздуха составляет приблизительно 0,59.
На расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль изделия 10 может быть расположен фильтр 20.
При использовании генерирующее аэрозоль изделие 10, описанное выше, размещено в продолговатой нагревательной камере электрического генерирующего аэрозоль устройства, содержащего нагреватель, выполненный с возможностью подачи тепла на генерирующее аэрозоль изделие в нагревательной камере. С этой целью нагреватель может содержать по существу цилиндрический продолговатый нагревательный элемент, и нагревательная камера расположена вокруг окружной продольной поверхности нагревателя. Потребитель осуществляет затяжку на мундштучном конце генерирующего аэрозоль изделия, и воздух втягивается в генерирующее аэрозоль изделие на противоположном конце. Стрелка на Фиг. 1 схематически показывает направление протекания вдыхаемого потока воздуха, проходящего вдоль центрального канала 16 для потока воздуха.
1. Генерирующее аэрозоль изделие для создания вдыхаемого аэрозоля при нагреве, содержащее:
полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата;
обертку, окружающую стержень;
полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня, образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии и содержащую множество отверстий, проходящих через стенку трубки, так что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанные отверстия с центральным каналом для потока воздуха;
причем соотношение между суммарной площадью сечения указанного множества отверстий и площадью сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 0,042 до приблизительно 0,672.
2. Генерирующее аэрозоль изделие по п. 1, в котором по меньшей мере одно отверстие содержит по меньшей мере первый ряд отверстий, расположенных через промежутки по окружности полой трубки на заданном расстоянии от первого конца полой трубки.
3. Генерирующее аэрозоль изделие по п. 2, в котором указанное по меньшей мере одно отверстие содержит по меньшей мере второй ряд отверстий, расположенных через промежутки по окружности полой трубки, причем второй ряд отверстий расположен на расстоянии по меньшей мере приблизительно 1 сантиметр в продольном направлении от первого ряда отверстий.
4. Генерирующее аэрозоль изделие по п. 1, в котором отверстия расположены по спирали вокруг наружной поверхности полой трубки.
5. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором наружный диаметр полой трубки составляет от приблизительно 2,0 миллиметров до приблизительно 2,5 миллиметров.
6. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором эквивалентный диаметр отверстия или отверстий составляет от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 0,7 миллиметра.
7. Генерирующее аэрозоль изделие, по любому из предыдущих пунктов, в котором толщина полой трубки составляет от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 1 миллиметра.
8. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором полая трубка имеет сопротивление втягиванию (RTD) приблизительно 60 мм H2O.
9. Генерирующее аэрозоль изделие по любому из предыдущих пунктов, в котором указанное по меньшей мере одно отверстие имеет RTD менее чем 50 процентов от RTD полой трубки.
10. Генерирующая аэрозоль система, содержащая генерирующее аэрозоль изделие и электрическое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее нагреватель и продолговатую нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней генерирующего аэрозоль изделия таким образом, чтобы генерирующее аэрозоль изделие нагревалось в нагревательной камере, причем генерирующее аэрозоль изделие содержит:
полый цилиндрический стержень из генерирующего аэрозоль субстрата;
обертку, окружающую стержень;
полую трубку, проходящую вдоль продольной оси стержня и образующую центральный канал для потока воздуха в генерирующем аэрозоль изделии, причем полая трубка содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее через стенку трубки, так что генерирующий аэрозоль субстрат в стержне сообщается по текучей среде через указанное отверстие с центральным каналом для потока воздуха.
11. Генерирующая аэрозоль система по п. 10, в которой площадь поверхности сечения центрального канала для потока воздуха составляет от приблизительно 3,14 квадратного миллиметра до приблизительно 4,52 квадратного миллиметра; и площадь сечения указанного по меньшей мере одного отверстия составляет от приблизительно 0,19 квадратного миллиметра до приблизительно 0,38 квадратного миллиметра.
12. Генерирующая аэрозоль система по п. 10 или 11, в которой нагреватель содержит по существу цилиндрический продолговатый нагревательный элемент, и нагревательная камера расположена вокруг окружной продольной поверхности нагревателя.
13. Генерирующая аэрозоль система по любому из пп. 10-12, содержащая изолирующие средства, размещенные между нагревательной камерой и областью снаружи устройства для уменьшения потерь тепла из нагретого генерирующего аэрозоль субстрата.
