Гибкий нагреватель и электронные компоненты
Изобретение относится к области электротехники, в частности к нагревателям для устройства, генерирующего аэрозоль. Технический результат заключается в обеспечении надежности и равномерного нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. Достигается тем, что нагреватель содержит гибкий электрически изолирующий субстрат. Гибкий электрически изолирующий субстрат содержит первую часть и вторую часть. Нагреватель дополнительно содержит управляющие электронные компоненты. Управляющие электронные компоненты расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Нагреватель дополнительно содержит нагревательный элемент, выполненный в виде катушки индуктивности. Нагревательный элемент расположен на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата. Токоприемный элемент расположен на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Гибкий электрически изолирующий субстрат свернут в трубку. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.
Настоящее изобретение относится к нагревателю для устройства, генерирующего аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему такой нагреватель. Настоящее изобретение дополнительно относится к системе, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль.
Известны устройства, генерирующие аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля. Такие устройства могут нагревать субстрат, образующий аэрозоль, до температуры, при которой улетучиваются один или более компонентов субстрата, образующего аэрозоль, без сжигания субстрата, образующего аэрозоль. Таким образом, генерируемый пар образует аэрозоль при охлаждении перед тем, как попасть в рот пользователя. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен как часть изделия, генерирующего аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь форму стержня для вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в полость, такую как нагревательная камера, устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель может быть расположен вокруг нагревательной камеры для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, после вставки изделия, генерирующего аэрозоль, в нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель может представлять собой резистивный нагревательный элемент или индукционный нагреватель.
Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который является простым в изготовлении. Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который можно изготавливать при низких затратах. Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который является компактным. Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который содержит небольшое количество деталей. Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который является прочным. Было бы желательным предложить нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который является надежным. Было бы желательным предложит нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, который облегчает равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, размещенного в полости устройства, генерирующего аэрозоль. Было бы желательным предложить устройство, генерирующее аэрозоль, которое является простым в изготовлении.
Упомянутые выше и дополнительные цели могут быть достигнуты за счет одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором может быть предложен нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагреватель может содержать гибкий электрически изолирующий субстрат. Гибкий электрически изолирующий субстрат может содержать первую часть и вторую часть. Нагреватель может дополнительно содержать управляющие электронные компоненты. Управляющие электронные компоненты могут быть расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Нагреватель может дополнительно содержать нагревательный элемент. Нагревательный элемент может быть расположен на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата. Гибкий электрически изолирующий субстрат может быть свернут в трубку. В результате сворачивания гибкого электрически изолирующего субстрата в трубку гибкий электрически изолирующий субстрат приобретает трубчатую форму.
Размещение нагревательного элемента, а также управляющих электронных компонентов на гибком электрически изолирующем субстрате нагревателя делает изготовление нагревателя более простым и дешевым, поскольку нагреватель и сопутствующие электронные компоненты могут быть размещены на гибком электрически изолирующем субстрате до сворачивания его в трубку. И нагревательный элемент, и управляющие электронные компоненты могут быть напечатаны на гибком электрически изолирующем субстрате, например, с использованием металлических чернил. Во время сборки гибкому электрически изолирующему субстрату, содержащему нагревательный элемент и управляющие электронные компоненты, можно придать желаемую форму, например трубчатую форму, путем сворачивания за счет гибкой природы субстрата.
Гибкий электрически изолирующий субстрат может представлять собой гибкий диэлектрический субстрат. Гибкий электрически изолирующий субстрат может содержать полиимид. Гибкий электрически изолирующий субстрат может состоять из полиимида. Электрически изолирующий субстрат может содержать любой подходящий материал и предпочтительно представляет собой материал, который способен выдерживать высокие температуры, такие как температуры в диапазоне от 150 градусов Цельсия до 250 градусов Цельсия или в диапазоне от 250 градусов Цельсия до 350 градусов Цельсия), и резкие изменения температуры. Примером подходящего материала является полиимидная пленка, такая как Kapton®.
Гибкий электрически изолирующий субстрат может быть плоским до сборки нагревателя. Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата и вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата могут быть образованы за одно целое. Другими словами, первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата и вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата могут быть частями единого гибкого электрически изолирующего субстрата.
Первая и вторая части могут быть согнуты вдоль соединительной части, соединяющей их, таким образом, что первая и вторая части электрически изолирующего субстрата накладываются. Соединительная часть предпочтительно выполнена в виде полосы гибкого электрически изолирующего субстрата, соединяющей первую часть и вторую часть. Эти части могут быть затем соединены вместе посредством нанесения адгезива или PEEK (полиэфирэфиркетона) и нагрева. Образованный таким образом ламинированный субстрат можно скатать в трубку. Устройство, генерирующее аэрозоль, более подробно описано ниже. Нагреватель может быть расположен вокруг полости устройства, генерирующего аэрозоль, для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, вставленного в полость.
Одна или обе из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата могут быть прямоугольными. Одна или обе из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата могут иметь форму квадрата. Одна или обе из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата могут иметь одинаковую форму. Одинаковая форма одной или обеих из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата может быть выбрана таким образом, чтобы была достигнута пространственно оптимизированная компоновка частей рядом друг с другом. В частности, отдельные части гибкого электрически изолирующего субстрата могут быть согнуты таким образом, чтобы они лежали поверх друг друга, перед сворачиванием в трубку. Слоистую компоновку отдельных частей легче осуществить и обеспечить оптимальное использование пространства в ней, если отдельные части имеют одинаковую форму.
Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть соединена со второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата полосой гибкого электрически изолирующего субстрата. Полоса гибкого электрически изолирующего субстрата может быть плоской. Полоса гибкого электрически изолирующего субстрата может быть продолговатой. Полоса гибкого электрически изолирующего субстрата может быть узкой по сравнению с одной или обеими из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Нагревательный элемент, расположенный на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, электрически соединен с управляющими электронными компонентами, причем указанные управляющие электронные компоненты могут быть расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Соединение между нагревательным элементом и управляющими электронными компонентами может быть реализовано посредством электрических контактов и/или проводов. Электрические провода и/или контакты могут быть расположены на полосе гибкого электрически изолирующего субстрата, соединяющей первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата со второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата. По меньшей мере один из электрических контактов может быть частью термопары, выполненной с возможностью измерять температуру. Резистивная нагревательная дорожка нагревательного элемента, как описано более подробно ниже, а также один из электрических контактов могут быть выполнены в виде термопары. Если нагревательный элемент содержит по меньшей мере две резистивные нагревательные дорожки, вторая резистивная нагревательная дорожка вместе с дополнительным электрическим контактом может быть выполнена в виде второй термопары.
Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата. После сворачивания в трубку первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата имеет трубчатую форму. Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может иметь полую трубчатую форму.
Вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может иметь трубчатую форму. Вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может иметь полую трубчатую форму. В одном варианте осуществления первую часть и вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата ламинируют перед сворачиванием в трубку.
Соосное расположение первой части гибкого электрически изолирующего субстрата относительно внешнего периметра второй части гибкого электрически изолирующего субстрата может обеспечивать создание компактного нагревателя. Компактный нагреватель может быть расположен вокруг полости устройства, генерирующего аэрозоль, для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в полости.
Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть расположена полностью соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Нагревательный элемент может быть образован из одной или более резистивных нагревательных дорожек. Нагревательный элемент может состоять из резистивных нагревательных дорожек. Резистивные нагревательные дорожки могут быть расположены на гибком электрически изолирующем субстрате. Резистивные нагревательные дорожки могут быть напечатаны на гибком электрически изолирующем субстрате, например, с использованием металлических чернил. Резистивные нагревательные дорожки могут содержат единственную резистивную нагревательную дорожку. В альтернативном варианте осуществления резистивная нагревательная дорожка может содержать по меньшей мере две резистивные нагревательные дорожки. Резистивные нагревательные дорожки могут действовать как резистивный нагреватель.
Резистивные нагревательные дорожки могут иметь температурный коэффициент характеристик сопротивления, такой, что резистивные нагревательные дорожки могут действовать и как резистивный нагреватель, и как датчик температуры.
Нагревательный элемент, предпочтительно в форме резистивных нагревательных дорожек, может быть электрически соединен с источником питания. Нагревательный элемент может содержать множество частей. Если нагревательный элемент выполнен в форме резистивных нагревательных дорожек, резистивные нагревательные дорожки могут содержать множество частей или множество резистивных нагревательных дорожек. Каждая часть нагревательного элемента может быть выполнена с возможностью отдельного соединения с источником питания. Это дает ряд преимуществ. Во-первых, это дает возможность нагревать разные части в течение разных периодов, что может улучшать ощущения от курения, в зависимости от природы субстрата, образующего аэрозоль. Во-вторых, это дает возможность нагревать разные части при разных температурах, что также может улучшать ощущения от курения, в зависимости от природы субстрата, образующего аэрозоль. В-третьих, это дает возможность активировать конкретную часть нагревателя в каждый конкретный момент времени. Это дает возможность нагревать только часть субстрата, образующего аэрозоль, в каждый конкретный момент времени.
Нагреватель может содержать источник питания. Источник питания предпочтительно выполнен в виде батареи. Источник питания может быть расположен на третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата. Источник питания может быть выполнен в форме литий-ионной батареи. В альтернативном варианте осуществления 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. В альтернативном варианте осуществления источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого вида, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточной энергии для одного или более сеансов использования; например, источник питания может иметь достаточную емкость для непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.
Источник питания может быть плоским. Источник питания может представлять собой плоскую батарею. Источник питания может быть гибким. Источник питания может представлять собой гибкую батарею. Источник питания может представлять собой плоскую и гибкую батарею. Источник питания может быть выполнен в виде гибкого плоского листа на третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть прямоугольной. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата может иметь форму квадрата. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата и одна или обе из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата могут иметь одинаковую форму. Одинаковая форма частей гибкого электрически изолирующего субстрата может обеспечивать пространственную оптимизацию компоновки частей рядом друг с другом.
Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть выполнена за одно целое с одной или обеими из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата. Другими словами, первая, вторая и третья части гибкого электрически изолирующего субстрата могут представлять собой отдельные части единого гибкого электрически изолирующего субстрата. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть соединена с одной или обеими из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата. В предпочтительном варианте осуществления третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата присоединена к и расположена смежно с первой частью гибкого электрически изолирующего субстрата.
Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть свернута в трубку. В предпочтительном варианте осуществления третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата свернута в трубку вместе со второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата с образованием общей трубчатой структуры.
Вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая нагревательный элемент, может быть расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания. Эта компоновка является особенно предпочтительной, если нагревательный элемент выполнен в виде индукционного нагревательного элемента, как подробно описано ниже. В альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент может быть выполнен в виде резистивного нагревательного элемента. В этом случае вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая нагревательный элемент, предпочтительно расположена по меньшей мере частично соосно внутри третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания.
Нагревательный элемент может содержать катушку индуктивности. Нагревательный элемент может содержать по меньшей мере две катушки индуктивности. Катушка индуктивности может быть электрически соединена с источником питания. Управляющие электронные компоненты могут быть выполнены с возможностью управлять подачей электрической энергии от источника питания на катушку индуктивности. Катушка индуктивности может быть выполнена с возможностью создавать переменное магнитное поле.
Гибкий электрически изолирующий субстрат может содержать четвертую часть. Нагреватель может дополнительно содержать токоприемный (сусцепторный) элемент, расположенный на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Токоприемник (сусцептор) может быть плоским. Токоприемник может быть гибким. Токоприемник может быть выполнен в виде гибкого плоского листа на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть прямоугольной. Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может иметь форму квадрата. Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата и одна или более из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата, второй части гибкого электрически изолирующего субстрата и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата могут иметь одинаковую форму. Одинаковая форма частей гибкого электрически изолирующего субстрата может обеспечивать пространственную оптимизацию компоновки частей рядом друг с другом.
Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть выполнена за одно целое с одной или более из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата, второй части гибкого электрически изолирующего субстрата и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата. Другими словами, первая, вторая, третья и четвертая части гибкого электрически изолирующего субстрата могут представлять собой отдельные части единого гибкого электрически изолирующего субстрата. Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть соединена с одной или более из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата, второй части гибкого электрически изолирующего субстрата и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата. В предпочтительном варианте осуществления четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата прикреплена к и расположена смежно со второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата по меньшей мере до придания второй и четвертой частям гибкого электрически изолирующего субстрата формы трубки.
В большинстве случаев токоприемник (сусцептор) представляет собой материал, способный поглощать электромагнитную энергию и преобразовывать ее в тепло при помещении в переменное магнитное поле. Если токоприемник является проводящим, обычно переменное магнитное поле наводит вихревые токи. Если токоприемник является магнитным, то обычно другой эффект, который вносит вклад в нагрев, называется общим термином потерь на гистерезис. Потери на гистерезис обусловлены с основном перемещениями групп магнитных доменов в токоприемнике, обусловленными тем, что их магнитная ориентация будет выравниваться по магнитному индукционному полю, которое меняется. Другой эффект, вносящий вклад в потери на гистерезис, возникает, когда магнитные домены в токоприемнике расширяются или сжимаются. Все эти изменения в токоприемнике, которые происходят в нано-масштабе или меньшем масштабе, совместно называются «потерями на гистерезис», поскольку они создают тепло в токоприемнике. Соответственно, если токоприемник является и магнитным, и электропроводным, то и потери на гистерезис, и образование вихревых токов будут вносить вклад в нагревание токоприемника. Если токоприемник является магнитным, но не проводящим, то потери на гистерезис будут единственным механизмом нагревания токоприемника при проникновении в него переменного магнитного поля. В соответствии с настоящим изобретением, токоприемник может быть электропроводным или магнитным, или как электропроводным, так и магнитным. Переменное магнитное поле, создаваемое одной или несколькими катушками индуктивности, нагревает токоприемник, который затем передает тепло на субстрат, образующий аэрозоль, в результате чего образуется аэрозоль. Передача тепла может происходить в основном за счет теплопроводности. Такая теплопередача происходит наилучшим образом, если токоприемник находится в тесном тепловом контакте с субстратом, образующим аэрозоль.
Токоприемник может быть выполнен из любого материала, который может быть индукционно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительный токоприемник может содержать ферромагнитный материал или ферримагнитный материал, например ферромагнитный сплав, ферритное железо, или ферромагнитную сталь или нержавеющую сталь, или состоять из них. Подходящий токоприемник может представлять собой или содержать алюминий. Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию.
Предпочтительные токоприемники представляют собой токоприемники из металла, например из нержавеющей стали. Однако материалы токоприемника могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (аустенитные суперсплавы на основе никель-хрома), металлизированные пленки, керамику, такую как, например, диоксид циркония, переходные металлы, такие как, например, железо, кобальт, никель, или компоненты в виде металлоидов, таких как, например, бор, углерод, кремний, фосфор, алюминий, либо могут быть выполнены из них.
Предпочтительно материал токоприемника представляет собой металлический материал токоприемника (под металлическим понимается металл в неокисленной форме, которая обычно называется керамикой). Токоприемник (сусцептор) также может представлять собой токоприемник (сусцептор) из нескольких материалов и может содержать первый материал токоприемника (сусцептора) и второй материал токоприемника (сусцептора). В некоторых вариантах осуществления первый материал токоприемника может быть расположен в непосредственном физическом контакте со вторым материалом токоприемника. Первый и/или второй материал токоприемника предпочтительно имеет температуру Кюри, которая ниже температуры горения субстрата, образующего аэрозоль. Первый материал токоприемника предпочтительно используют главным образом для нагревания токоприемника, когда токоприемник помещен в изменяющееся электромагнитное поле. Может быть использован любой подходящий материал. Например, первым материалом токоприемника может быть алюминий или может быть ферроматериал, такой как нержавеющая сталь. Второй материал токоприемника предпочтительно используется главным образом для указания на то, что токоприемник достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри второго материала токоприемника. Температура Кюри второго материала токоприемника может использоваться для регулирования температуры всего токоприемника во время работы. Подходящие материалы для второго токоприемного материала могут включать никель и определенные сплавы никеля.
Посредством обеспечения токоприемника, имеющего первый и второй материалы токоприемника, нагревание субстрата, образующего аэрозоль, и регулирование температуры нагревания могут быть разделены. Предпочтительно второй материал токоприемника представляет собой магнитный материал, имеющий вторую температуру Кюри, которая по существу такая же, как и требуемая максимальная температура нагревания. То есть предпочтительно, чтобы вторая температура Кюри была приблизительно такой же, как температура, до которой должен быть нагрет токоприемник, чтобы генерировать аэрозоль из субстрата, образующего аэрозоль.
Под термином «температура Кюри» обычно понимают температуру, при которой магнитный материал теряет свои магнитные свойства в отсутствие внешнего магнитного поля. Соответственно, температура Кюри - это температура, при которой ферро- или ферримагнитный материал претерпевает фазовое изменение и становится парамагнитным.
При использовании индукционного нагревательного элемента индукционный нагревательный элемент может быть выполнен в виде внешнего нагревателя, как описано в данном документе. Если индукционный нагревательный элемент выполнен в виде внешнего нагревательного элемента, токоприемный элемент предпочтительно выполнен в виде цилиндрического токоприемника, по меньшей мере частично окружающего полость или образующего боковую стенку полости.
Четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата может быть свернута в трубку.
Одна или более из второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей нагревательный элемент, и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания, могут быть выполнены по меньшей мере частично соосно окружающими внешний периметр четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей токоприемный элемент. Четвертая часть может быть самой внутренней частью гибкого электрически изолирующего субстрата после сворачивания гибкого электрически изолирующего субстрата в трубку.
Готовый нагреватель, включающий все отдельные части гибкого электрически изолирующего субстрата предпочтительно сворачивают в трубку. Все отдельные части гибкого электрически изолирующего субстрата предпочтительно по меньшей мере частично, более предпочтительно полностью, соосно выровнены друг с другом.
Если гибкий электрически изолирующий субстрат готового нагревателя содержит первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата и вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата, вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата предпочтительно выполнена в виде внутреннего слоя нагревателя, а первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата предпочтительно выполнена в виде внешнего слоя трубчатого нагревателя. Нагревательный элемент, расположенный на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, этого варианта осуществления предпочтительно выполнен в виде резистивного нагревателя.
Если гибкий электрически изолирующий субстрат готового нагревателя дополнительно содержит третью часть, содержащую источник питания, третья часть предпочтительно расположена между первой частью гибкого электрически изолирующего субстрата и второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата. Другими словами, третья часть предпочтительно расположена между первой и второй частями гибкого электрически изолирующего субстрата. Таким образом, третья часть может быть расположена в конфигурации «сэндвич» между первой частью и второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата.
Если гибкий электрически изолирующий субстрат готового нагревателя дополнительно содержит четвертую часть, содержащую токоприемник, нагревательный элемент, расположенный на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, предпочтительно выполнен в виде катушки индуктивности. В этом варианте осуществления четвертая часть, содержащая токоприемник, предпочтительно расположена в качестве внутреннего слоя нагревателя, а вторая часть, содержащая нагревательный элемент, предпочтительно выполнена по меньшей мере частично окружающей, предпочтительно полностью окружающей, четвертую часть гибкого электрически изолирующего субстрата. Одна или обе из первой части, содержащей управляющие электронные компоненты, и третьей части, содержащей источник питания, могут быть расположены между внутренней четвертой частью, содержащей токоприемник, и второй частью, содержащей нагревательный элемент.
Нагреватель может содержать финишный слой ламинированного материала, который расположен так, чтобы по меньшей мере частично покрывать нагреватель. Финишный слой может быть выполнен как внешний слой нагревателя. Финишный слой может быть выполнен с возможностью защиты нагревателя. Финишный слой может быть выполнен таким образом, чтобы полностью покрывать внешний периметр нагревателя. Финишный слой может быть выполнен с возможностью улучшения, при необходимости, одного или более из устойчивости к ультрафиолету, устойчивости к инфракрасному излучению, способностью к нанесению печати для брендирования, общего внешнего дизайна, окрашивания, текстуры, механической стойкости, химической стойкости и других нагревателя. Финишный слой может быть выполнен в виде обертки. Финишный слой может быть обернут вокруг нагревателя.
Термины «внутренний» и «внешний» относятся к пространственному расположению отдельных частей гибкого электрически изолирующего субстрата и финишного слоя нагревателя. Термин «внутренний» обозначает латеральное направление к центральной продольной оси нагревателя. Термин «внешний» обозначает латеральное направление от центральной продольной оси нагревателя. «Внутренний» элемент нагревателя расположен ближе к продольной центральной оси нагревателя, по сравнению с «внешним» элементом нагревателя.
Изобретение также может относиться к способу образования нагревателя. Нагреватель может быть образован из изначально планарного плоского листа гибкого электрически изолирующего субстрата. Планарному плоскому листу гибкого электрически изолирующего субстрата можно впоследствии придать соответствующую форму. В частности, планарный плоский лист гибкого электрически изолирующего субстрата можно сформовать таким образом, что первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата будет соединена полосой гибкого электрически изолирующего субстрата со второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата. Необязательно, могут быть образованы одна или обе из третьей части и четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата. Впоследствии, нагревательный элемент может быть расположен, предпочтительно напечатан, на второй части, и/или управляющие электронные компоненты могут быть расположены, предпочтительно напечатаны, на первой части. Затем нагреватель сворачивают таким образом, чтобы одна или более из первой-четвертой частей гибкого электрически изолирующего субстрата были свернуты в трубку. В ходе этого процесса одну или более из первой-четвертой частей гибкого электрически изолирующего субстрата по меньшей мере частично, более предпочтительно полностью, соосно выравнивают друг с другом. В качестве примера, вторую часть, содержащую нагревательный элемент, сначала сворачивают с образованием трубки. Полоса, соединяющая вторую часть с первой частью, содержащей управляющие электронные компоненты, может быть перевернута таким образом, чтобы первая часть наложилась на вторую часть. Первую часть можно затем скрутить вокруг второй части с достижением трубчатой компоновки нагревателя с внутренней второй частью и внешней первой частью.
Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая управляющие электронные компоненты, может иметь толщину от 0,025 миллиметра до 3,50 миллиметра, предпочтительно от 0,035 миллиметра до 2,75 миллиметра.
Вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая нагревательный элемент, может иметь толщину от 0,02 миллиметра до 3,50 миллиметра, предпочтительно от 0,035 миллиметра до 2,7 миллиметра.
Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая источник питания, может иметь толщину от приблизительно 0,02 миллиметра до 4,50 миллиметра, предпочтительно от 0,035 миллиметра до 2,5 миллиметра.
Настоящее изобретение также относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему полость, выполненную с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит нагреватель, описанный в настоящем документе. Нагреватель расположен по меньшей мере частично соосно окружающим внешний периметр полости.
Нагреватель выполнен с возможностью нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, при размещении изделия, генерирующего аэрозоль, в полости. Для оптимизации передачи тепла от нагревателя на субстрат, образующий аэрозоль, нагреватель выполнен по меньшей мере частично соосно окружающим внешний периметр полости. За счет этого тепло может передаваться на субстрат, образующий аэрозоль, в направлении радиально внутрь. Предпочтительно нагреватель расположен полностью соосно окружающим внешний периметр полости.
Нагреватель может содержать источник питания, описанный в настоящем документе. В альтернативном варианте осуществления устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать источник питания, предпочтительно батарею. Управляющие электронные компоненты нагревателя могут быть выполнены с возможностью управлять подачей электрической энергии от источника питания устройства, генерирующего аэрозоль, на нагревательный элемент нагревателя. В другом альтернативном варианте осуществления нагреватель может содержать источник питания, а устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать дополнительный источник питания, предпочтительно батарею. Управляющие электронные компоненты нагревателя могут быть выполнены с возможностью управлять подачей электрической энергии от источника питания нагревателя и от дополнительного источника питания устройства, генерирующего аэрозоль, на нагревательный элемент нагревателя. В дополнение к управляющим электронным компонентам нагревателя устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать контроллер. Управляющие электронные компоненты нагревателя могут быть выполнены с возможностью управлять подачей электрической энергии от источника питания нагревателя на нагревательный элемент. Контроллер устройства, генерирующего аэрозоль, может быть выполнен с возможностью управлять подачей электрической энергии от дополнительного источника питания устройства, генерирующего аэрозоль, на нагревательный элемент нагревателя.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать основную часть. Один или оба из дополнительного источника питания и контроллера устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть расположены в основной части. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать часть мундштучного конца. Полость может быть расположена в части мундштучного конца. Часть мундштучного конца может быть выполнена за одно целое с основной частью. В альтернативном варианте осуществления часть мундштучного конца может быть выполнена с возможностью разъемного прикрепления к основной части. Часть мундштучного конца может содержать мундштук. Мундштук может быть выполнен с возможностью покрывать полость. В качестве примера, мундштук может быть соединен с частью мундштучного конца шарнирным соединением. В альтернативном варианте осуществления мундштук может быть выполнен с возможностью разъемного прикрепления к части мундштучного конца устройства, генерирующего аэрозоль. В другом альтернативном варианте осуществления мундштук отсутствует, и пользователь осуществляет затяжку непосредственно на проксимальном конце изделия, генерирующего аэрозоль, размещенного в полости части мундштучного конца.
Нагреватель может по меньшей мере частично образовывать боковую стенку полости. За счет того, что нагреватель по меньшей мере частично образует боковую стенку полости, можно оптимизировать теплопередачу. Нагреватель может полностью образовывать боковую стенку полости.
В данном документе «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой часть изделия, генерирующего аэрозоль, например, часть курительного изделия. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное устройство, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, который может непосредственно вдыхаться в легкие пользователя через его рот. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой держатель. Устройство может представлять собой электрически нагреваемое курительное устройство. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать кожух, электрическую схему, источник питания, нагревательную камеру и нагревательный элемент.
Настоящее изобретение также относится к системе, содержащей устройство, генерирующее аэрозоль, описанное в настоящем документе, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль.
В настоящем документе термин «изделие, генерирующее аэрозоль» означает изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой курительное изделие, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый и поступающий в легкие пользователя через его рот. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу стержнеобразным. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Субстрат, образующий аэрозоль, также может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь по существу форму стержня.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать вещество для образования аэрозоля. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит гомогенизированный табачный материал, вещество для образования аэрозоля и воду. Обеспечение гомогенизированного табачного материала может улучшать генерирование аэрозоля, содержание никотина и ароматический профиль аэрозоля, генерируемого во время нагрева изделия, генерирующего аэрозоль. В частности, процесс изготовления гомогенизированного табака включает измельчение табачного листа, что более эффективно обеспечивает возможность выделения никотина и ароматов при нагреве.
Гомогенизированный табачный материал предпочтительно предоставлен в виде листов, которые представляют собой одно из следующего: согнутые, гофрированные или нарезанные на полосы листы. В особенно предпочтительном варианте осуществления листы нарезаны полосками, имеющими ширину от приблизительно 0,2 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 1,2 миллиметра. В одном варианте осуществления ширина полосок равна приблизительно 0,9 миллиметра.
В альтернативном варианте осуществления гомогенизированный табачный материал может быть сформирован в виде сфер с использованием сферонизации. Средний диаметр сфер составляет предпочтительно от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 4 миллиметров, более предпочтительно от приблизительно 0,8 миллиметра до приблизительно 3 миллиметров.
Субстрат, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит: гомогенизированный табачный материал в количестве от приблизительно 55 масс. % процентов до приблизительно 75 масс. %; вещество для образования аэрозоля в количестве от приблизительно 15 масс. % до приблизительно 25 масс. %; и воду в количестве от приблизительно 10 масс. % до приблизительно 20 масс. %.
Перед измерением образцов субстрата, генерирующего аэрозоль, их приводят в равновесие в течение 48 часов при относительной влажности 50 процентов при 22 градусах Цельсия. Для определения содержания воды в гомогенизированном табачном материале используется методика Карла Фишера.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может дополнительно содержать ароматизатор в количестве от приблизительно 0,1 масс. % до приблизительно 10 масс. %. Ароматизатор может представлять собой любой подходящий ароматизатор, известный в данной области техники, такой как ментол.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, могут быть выполнены путем агломерации табачных частиц, полученных помолом или измельчением иным образом одного или обоих из пластинок табачного листа и/или стеблей табачного листа.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, могут содержать одно или более собственных связующих, то есть табачное эндогенное связующее, одно или более внешних связующих, то есть табачное экзогенное связующее, или их комбинацию, чтобы способствовать агломерации табачных частиц. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, ароматизаторы, наполнители, водные и не водные растворители и их комбинации.
Подходящие внешние связующие для включения в листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, известны в данной области техники и включают, но без ограничения: камеди, такие как, например, гуаровая камедь, ксантановая камедь, аравийская камедь и камедь рожкового дерева; целлюлозные связующие, такие как, например, гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза и этилцеллюлоза; полисахариды, такие как, например, крахмалы, органические кислоты, такие как альгиновая кислота, соли оснований, сопряженных с органическими кислотами, такие как альгинат натрия, агар и 30 пектинов; и их комбинации.
В данной области техники известен ряд процессов восстановления для производства листов гомогенизированных табачных материалов. Они включают, но без ограничения: процессы изготовления бумаги типа, описанного, например, в документе US-A-3,860,012; процессы формования или «формования листа» типа, описанного, например, в документе US-A-5,724,998; процессы восстановления тестообразной массы типа, описанного, например, в документе US-A-3,894,544; и процессы экструзии типа, описанного, например, в документе GB-A-983,928. Обычно плотности листов гомогенизированного табачного материала, полученных процессами экструзии и процессами восстановления тестообразной массы, выше, чем плотности листов гомогенизированных табачных материалов, полученных процессами формования.
Листы гомогенизированного табачного материала для использования в изделиях, генерирующих аэрозоль, содержащих капсулу, предпочтительно формуют процессом формования типа, обычно включающего литье суспензии, содержащей табачные частицы и одно или более связующих, на конвейерную ленту или иную опорную поверхность, сушку отлитой суспензии для формования листа гомогенизированного табачного материала и удаление листа гомогенизированного табачного материала с опорной поверхности.
Гомогенизированный табачный листовой материал может быть изготовлен с использованием разных типов табака. Например, табачный листовой материал может быть выполнен с использованием видов табака из ряда разных сортов табака или табака из разных мест растения табака, например, из листьев или стебля. После обработки лист имеет надлежащие свойства и гомогенизированный аромат. Один лист гомогенизированного табачного материала может быть изготовлен так, чтобы иметь конкретный аромат. Для производства продукта, имеющего другой аромат, необходимо получить другой табачный листовой материал. Некоторые ароматы, которые получены смешиванием большого числа разных видов разрезанного табака в обычной сигарете, может быть трудно воспроизвести в одном гомогенизированном табачном листе. Например, для видов табака Вирджиния и табака Берли для оптимизации их индивидуальных ароматов может потребоваться обработка разными способами. Может оказаться невозможным воспроизвести конкретную смесь видов табака Вирджиния и табака Берли в одном листе гомогенизированного табачного материала. В таком случае субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать первый гомогенизированный табачный материал и второй гомогенизированный табачный материал. Путем объединения двух разных листов табачного материала в одном субстрате, генерирующем аэрозоль, могут создаваться новые смеси, которые невозможно было получить из одного листа гомогенизированного табака.
Вещество для образования аэрозоля предпочтительно содержит по меньшей мере один многоатомный спирт. В предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля содержит по меньшей мере одно из: триэтиленгликоля; 1,3-бутандиола; пропиленгликоля и глицерина.
Ниже приведен неисчерпывающий перечень неограничивающих примеров. Любые один или более признаков этих примеров могут быть объединены с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в данном документе.
Пример A: Нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:
гибкий электрически изолирующий субстрат, причем указанный гибкий электрически изолирующий субстрат содержит первую часть и вторую часть,
управляющие электронные компоненты, причем управляющие электронные компоненты расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата, и
нагревательный элемент, причем нагревательный элемент расположен на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата,
причем гибкий электрически изолирующий субстрат свернут в трубку.
Пример B: Нагреватель в соответствии с примером A, в котором первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Пример C: Нагреватель в соответствии с примером B, в котором первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата расположена полностью соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Пример D: Нагреватель в соответствии с любым из предыдущих примеров, в котором нагревательный элемент содержит резистивные нагревательные дорожки, при этом предпочтительно нагревательный элемент состоит из резистивных нагревательных дорожек.
Пример E: Нагреватель в соответствии с любым из примеров A-C, в котором нагревательный элемент содержит катушку индуктивности.
Пример F: Нагреватель в соответствии с примером E, в котором гибкий электрически изолирующий субстрат содержит третью часть, и при этом нагреватель дополнительно содержит источник питания, расположенный на третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Пример G: Нагреватель в соответствии с примером F, в котором третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата свернута в трубку.
Пример H: Нагреватель в соответствии с примером G, в котором вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая нагревательный элемент, расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания.
Пример I: Нагреватель в соответствии с любым из примеров E-H, в котором гибкий электрически изолирующий субстрат содержит четвертую часть, и при этом нагреватель дополнительно содержит токоприемный элемент, расположенный на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата.
Пример J: Нагреватель в соответствии с примером I, в котором четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата свернута в трубку.
Пример K: Нагреватель в соответствии с примером J, в котором одна или обе из второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей нагревательный элемент, и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания, расположена/расположены по меньшей мере частично соосно окружающими внешний периметр четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей токоприемный элемент.
Пример L: Нагреватель в соответствии с любым из предыдущих примеров, в котором нагреватель содержит финишный слой ламинированного материала, который расположен так, чтобы по меньшей мере частично покрывать нагреватель.
Пример M: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:
полость, выполненную с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, и
нагреватель по любому из предыдущих примеров, причем нагреватель расположен по меньшей мере частично соосно окружающим внешний периметр полости.
Пример N: Устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером M, в котором нагреватель по меньшей мере частично образует боковую стенку полости.
Пример O: Система, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, в соответствии с примером M или N, и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль.
Признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, могут быть в равной степени применены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на Фиг. 1 показан лист гибкого электрически изолирующего субстрата нагревателя до сборки;
на Фиг. 2 показан лист гибкого электрически изолирующего субстрата в процессе сборки нагревателя;
на Фиг. 3 показан дополнительный вариант осуществления листа гибкого электрически изолирующего субстрата нагревателя до сборки;
на Фиг. 4 показан лист гибкого электрически изолирующего субстрата, представленный на Фиг. 3, после сборки нагревателя;
на Фиг. 5 показан вид в поперечном сечении готового нагревателя с множеством возможных слоев;
на Фиг. 6 показан иллюстративный вид устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего нагреватель;
на Фиг. 7 показан дополнительный вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль; и
на Фиг. 8 показан дополнительный вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль.
На Фиг. 1 показан плоский лист гибкого электрически изолирующего субстрата. Лист показан до сборки нагревателя. Гибкий электрически изолирующий субстрат содержит первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10. Управляющие электронные компоненты 12 готового нагревателя расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10. Управляющие электронные компоненты 12 предпочтительно напечатаны на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10.
Лист плоского гибкого электрически изолирующего субстрата дополнительно содержит вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14. Нагревательный элемент 16 расположен на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14. Нагревательный элемент 16 предпочтительно напечатан на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14. Нагревательный элемент 16 выполнен в виде резистивных нагревательных дорожек 18. Как показано на Фиг. 1, нагревательный элемент 16 может содержать по меньшей мере две резистивные нагревательные дорожки 18. Две резистивные нагревательные дорожки 18 электрически изолированы друг от друга. Электрическая изоляция между двумя нагревательными дорожками выполнена путем печати этих двух резистивных нагревательных дорожек 18 таким образом, что они пространственно разнесены друг от друга на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14.
Нагревательный элемент 16 электрически соединен с управляющими электронными компонентами 12. Электрическое соединение между нагревательным элементом 16 и управляющими электронными компонентами 12 реализовано посредством электрических контактов 20. Электрические контакты 20 проходят поверх полосы гибкого электрически изолирующего субстрата 22. Полоса гибкого электрически изолирующего субстрата 22 расположена между первой частью гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата 14. Полоса гибкого электрически изолирующего субстрата 22 обеспечивает соединение между частями 10, 14 и связывает первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14.
На Фиг. 1 дополнительно показана опция измерения температуры. Для измерения температуры нагревателя может быть предусмотрена термопара 24. Термопара 24 может содержать одну из резистивных нагревательных дорожек 18 и один из электрических контактов 20.
Образование нагревателя из гибкого электрически изолирующего субстрата показано на Фиг. 1 пунктирной линией. Пунктирная линия показывает, как первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 может быть свернута в трубку. После сворачивания первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10 в трубку первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 свернута в трубку.
На Фиг. 2 показана сборка нагревателя из плоского листа гибкого электрически изолирующего субстрата, показанного на Фиг. 1. На Фиг. 1A показано, что вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14 свернута в трубку. Противоположные стороны второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14 могут быть согнуты таким образом, чтобы они лежали одна поверх другой, возможно с разделительным слоем (не показан), и прикреплены друг к другу известным способом, после чего «стопку» или ламинированный материал из частей сворачивают в трубку с образованием трубчатой структуры нагревателя. Тот же принцип свернутой и скрепленной конфигурации можно применять для всех частей гибкого электрически изолирующего субстрата. На Фиг. 2B показан вариант осуществления, в котором первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 свернута в трубку аналогично второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14. В этом варианте осуществления первая и вторая части 10, 14 расположены на расстоянии друг от друга вдоль продольной центральной оси 26 нагревателя. На Фиг. 2C показана альтернативная компоновка, в которой полоса гибкого электрически изолирующего субстрата 22 перевернута, и первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 свернута таким образом, чтобы окружать вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14. В этом варианте осуществления сначала сворачивают в трубку вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14, а затем сворачивают первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 вокруг второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14. В результате вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14 выполнена в виде внутренней части, а первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 выполнена в виде внешней части. В качестве предпочтительного варианта осуществления, обе из первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и второй части гибкого электрически изолирующего субстрата 14 сворачивают вместе с образованием трубки. В этом варианте осуществления первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14 сначала складывают так, чтобы они лежали одна поверх другой. После складывания поверх друг друга, первую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14 ламинируют вместе. На Фиг. 2D нагреватель, представленный на Фиг. 2C, показан с противоположного направления, так что ясно видна полоса гибкого электрически изолирующего субстрата 22.
На Фиг. 3 показан дополнительный вариант осуществления, в котором плоский лист гибкого электрически изолирующего субстрата дополнительно содержит третью часть гибкого электрически изолирующего субстрата 28. Источник 30 питания в форме батареи расположен на третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата 28. Батарея выполнена в виде гибкой батареи, которую можно свернуть в трубку вместе с третьей частью гибкого электрически изолирующего субстрата 28. Как показано на Фиг. 3, источник 30 питания электрически соединен с управляющими электронными компонентами 12 первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10. Соединение между источником 30 питания и управляющими электронными компонентами 12 реализовано посредством контактов 32 батареи. Контакты 32 батареи прикреплены к контактной области 34 первой части гибкого электрически изолирующего субстрата 10.
На Фиг. 4 показан нагреватель после сборки нагревателя с использованием гибкого электрически изолирующего субстрата, показанного на Фиг. 3. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 1 и 2, нагреватель, показанный на Фиг. 4, дополнительно содержит третью часть гибкого электрически изолирующего субстрата 28, содержащую источник 30 питания. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата 28 расположена в конфигурации «сэндвич» между первой частью гибкого электрически изолирующего субстрата 10 и второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата 14. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата 28 расположена в конфигурации «сэндвич» между первой и второй частями 10, 14 гибкого электрически изолирующего субстрата.
На Фиг. 5 показан вид в поперечном разрезе готового нагревателя. В дополнение к частям 10, 14, 28 гибкого электрически изолирующего субстрата нагреватель, показанный на Фиг. 5, содержит множество дополнительных слоев. Все эти слои являются необязательными. Далее описаны отдельные слои и их функция.
В вариантах осуществления, показанных на Фиг. 1-4, нагревательный элемент 16 предпочтительно выполнен в виде резистивного нагревателя. Следовательно, вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14, содержащая нагревательный элемент 16, выполнена в виде внутреннего слоя. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 5, нагревательный элемент 16 выполнен в виде индукционного нагревательного элемента 16. Следовательно, вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14, содержащая нагревательный элемент 16, расположена на расстоянии от самого внутреннего слоя нагревателя в направлении радиально наружу.
Нагревательный элемент 16 в варианте осуществления, представленном на Фиг. 5, содержит катушку 42 индуктивности. Катушка 42 индуктивности выполнена с возможностью приема переменного тока от источника 30 питания и выполнена с возможностью создавать переменное магнитное поле. Нагреватель содержит дополнительный слой, содержащий токоприемный (сусцепторный) элемент 48. Токоприемный элемент 48 выполнен в виде внутреннего слоя нагревателя. Токоприемный элемент 48 может быть расположен на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата, как описано в настоящем документе. Переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 42 индуктивности, может нагревать токоприемный элемент. Между внутренним слоем, содержащим токоприемный элемент 48, и второй частью гибкого электрически изолирующего субстрата 14, содержащей нагревательный элемент 16, расположен разделительный слой 46. Разделительный слой 46 электрически изолирует катушку 42 индуктивности от токоприемного элемента 48. Необязательно может быть предусмотрен объединяющий слой 44 стенки полости 54. Объединяющий слой 44 стенки полости 54 может быть расположен таким образом, чтобы образовывать полость 54 устройства 50, генерирующего аэрозоль. Объединяющий слой 44 стенки полости 54 может быть частью устройства 50, генерирующего аэрозоль, а не частью нагревателя. Объединяющий слой 44 стенки полости 54 может быть расположен непосредственно смежно с внутренним слоем нагревателя, содержащим токоприемный элемент. Может быть предусмотрен индукционный экранирующий слой 40, окружающий вторую часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14, содержащую нагревательный элемент 16. Индукционный экранирующий слой 40 может выполнять функцию концентратора потока. Как следствие, переменное магнитное поле, создаваемое катушкой 42 индуктивности, может концентрироваться внутри нагревателя, в частности, в области токоприемного элемента. Третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата 28, содержащая источник 30 питания, в варианте осуществления, представленном на Фиг. 5, расположена окружающей индукционный экранирующий слой 40. Изолирующий и обеспечивающий механическую защиту слой 38 расположен окружающим этот слой. Первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10, содержащая управляющие электронные компоненты 12, расположена таким образом, чтобы окружать изолирующий и обеспечивающий механическую защиту слой 38. Предусмотрен финишный внешний слой 36. Финишный слой 36 выполнен с возможностью защищать внешнюю периферию нагревателя. Финишный слой 36 может содержать ламинированный материал. Если в нагревателе применяется индукционный нагрев, как показано в варианте осуществления на Фиг. 5, обязательными являются только вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 14, содержащая нагревательный элемент 16, содержащий катушку 42 индуктивности, внутренний слой, содержащий токоприемный элемент 48, и первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата 10, содержащая управляющие электронные компоненты 12. Все дополнительные слои являются необязательными. Однако дополнительные слои полезны для оптимизации работы нагревателя. В нагревателе может быть предусмотрен любой из необязательных слоев, описанных в связи с Фиг. 5. Слои, описанные в связи с Фиг. 5, могут быть изготовлены аналогично нагревателю, представленному на Фиг. 1-4. Другими словами, любой из этих слоев может быть расположен на плоском листе гибкого электрически изолирующего субстрата и затем свернут с образованием нагревателя. В альтернативном варианте осуществления любой из этих слоев может быть выполнен отдельно и размещен в трубчатом нагревателе.
На Фиг. 6 показано устройство 50, генерирующее аэрозоль. Изделие 52, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, может быть вставлено в полость 54 устройства 50, генерирующего аэрозоль. Нагреватель, описанный в настоящем документе, расположен вокруг полости 54 устройства 50, генерирующего аэрозоль. В основании полости 54 расположен стопор 56. Стопор 56 выполнен с возможностью предотвращать избыточную вставку изделия 52, генерирующего аэрозоль, в полость 54.
На Фиг. 7 показана альтернативная конфигурация устройства 50, генерирующего аэрозоль. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 7, устройство 50, генерирующее аэрозоль, содержит основную часть 58. В основной части 58 могут быть расположены контроллер 60 и основной источник питания 62 в форме батареи. Контроллер 60 выполнен с возможностью управлять подачей электрической энергии от основного источника 62 питания на нагреватель. В отличие от варианта осуществления, представленного на Фиг. 6, энергия, соответственно, подается основным источником 62 питания основной части 58. Как описано в данном документе, сам нагреватель может содержать источник 30 питания. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 6, устройство 50, генерирующее аэрозоль, соответственно не содержит основной источник 62 питания. Нагреватель варианта осуществления, представленного на Фиг. 7, может содержать источник 30 питания, таким образом, что дополнительный источник 62 питания основной части 58 выступает в качестве вспомогательного источника питания. Однако предпочтительно, когда единственным источником питания является основной источник 62 питания устройства 50, генерирующего аэрозоль.
На Фиг. 8 показан вариант осуществления, в котором основной источник питания представляет собой цилиндрическую батарею 62. Этот вариант осуществления может использоваться, в частности, с конфигурацией гибкого электрически изолирующего субстрата, показанной на Фиг. 2B. Первая часть электрически изолирующего субстрата 10, содержащая управляющие электронные компоненты 12, окружает основной источник 62 питания. Предпочтительно батарея 62 является единственным источником питания устройства. Вторая часть электрически изолирующего субстрата 14, содержащая нагревательный элемент 16, окружает полость 54. На дистальном конце устройства предусмотрена концевая стенка 64. Концевая стенка 64 может содержать электрические соединения (не показаны) для электрического соединения управляющих электронных компонентов 12 с батареей 62. Внешняя поверхность концевой стенки 64 может также содержать зарядные контакты (не показаны) для перезарядки батареи 62 от внешнего источника питания, такого как сетевое питание. Между изделием 52, генерирующим аэрозоль, вставленным в полость 54, и батареей 62 предусмотрена уплотнительная стенка 66. Уплотнительная стенка 66 будет препятствовать достижению и загрязнению батареи 62 субстратом, образующим аэрозоль, из изделия 52, генерирующего аэрозоль. Кроме того, в случае протечки батареи уплотнительная стенка 66 предотвратит загрязнение приемной полости 54 нежелательными химическими соединениями. Уплотнительная стенка 66 может дополнительно действовать как теплоизоляция.
1. Нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:
гибкий электрически изолирующий субстрат, причем указанный гибкий электрически изолирующий субстрат содержит первую часть и вторую часть,
управляющие электронные компоненты, причем управляющие электронные компоненты расположены на первой части гибкого электрически изолирующего субстрата, и
нагревательный элемент, причем нагревательный элемент расположен на второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, и при этом нагревательный элемент содержит катушку индуктивности,
причем гибкий электрически изолирующий субстрат свернут в трубку, причем гибкий электрически изолирующий субстрат содержит четвертую часть, и при этом нагреватель дополнительно содержит сусцепторный элемент, расположенный на четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата.
2. Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
3. Нагреватель по п. 2, отличающийся тем, что первая часть гибкого электрически изолирующего субстрата расположена полностью соосно окружающей внешний периметр второй части гибкого электрически изолирующего субстрата.
4. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гибкий электрически изолирующий субстрат содержит третью часть, и при этом нагреватель дополнительно содержит источник питания, расположенный на третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата.
5. Нагреватель по п. 4, отличающийся тем, что третья часть гибкого электрически изолирующего субстрата свернута в трубку.
6. Нагреватель по п. 5, отличающийся тем, что вторая часть гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащая нагревательный элемент, расположена по меньшей мере частично соосно окружающей внешний периметр третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания.
7. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что четвертая часть гибкого электрически изолирующего субстрата свернута в трубку.
8. Нагреватель по п. 7, отличающийся тем, что одна или обе из второй части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей нагревательный элемент, и третьей части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей источник питания, расположена/расположены по меньшей мере частично соосно окружающими внешний периметр четвертой части гибкого электрически изолирующего субстрата, содержащей сусцепторный элемент.
9. Нагреватель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что нагреватель содержит финишный слой ламинированного материала, который расположен таким образом, чтобы по меньшей мере частично покрывать нагреватель.
10. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее:
полость, выполненную с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, и
нагреватель по любому из предыдущих пунктов, причем нагреватель расположен по меньшей мере частично соосно окружающим внешний периметр полости.
11. Устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 10, отличающееся тем, что нагреватель по меньшей мере частично образует боковую стенку полости.
12. Система, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, по п. 10 или 11 и изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль.
