RS56960B1 - Grejni sklop za sistem za proizvodnju aerosola - Google Patents

Description

Ovaj opis se odnosi na grejni sklop pogodan za upotrebu u sistemu za proizvodnju aerosola. Pronalazak se naročito odnosi na grejni sklop pogodan za umetanje u supstrat koji daje aerosol proizvoda za pušenje, da bi iznutra zagrevao supstrat koji daje aerosol.

Postoji sve veća potražnja za ručnim uređajima za proizvodnju aerosola koji su sposobni da isporuče aerosol za korisnikovo udisanje. Jedna posebna oblast potražnje je za zagrevanim uređajima za pušenje, u kojima se supstrat koji daje aerosol zagreva, da bi oslobodio isparljiva aromatična jedinjenja bez sagorevanja supatrata koji daje aerosol. Oslobođena isparljiva jedinjenja se unutar aerosola prenose do korisnika.

Bilo koji uređaj za proizvodnju aerosola, koji radi zagrevanjem supstrata koji daje aerosol, mora da sadrži grejni sklop. Više različitih tipova grejnog sklopa je predloženo za različite tipove supstrata koji daju aerosol.

Jedan tip grejnog sklopa, koji je predložen za zagrevane uređaje za pušenje, radi tako što se grejač ubacuje u čvrsti supstrat koji daje aerosol, kao što je čep od duvana. Ovakav raspored omogućava da supstrat bude direktno i efikasno zagrevan. Ali postoje brojni tehnički izazovi u vezi sa ovim tipom grejnog sklopa, uključujući ispunjavanje uslova za malom veličinom, robusnošću, malom cenom proizvodnje, dovoljnim radnim temperaturama i delotvornom lokalizacijom proizvedene toplote.

Bilo bi poželjno da se obezbedi robustan, jeftin grejni sklop za uređaj za proizvodnju aerosola koji obezbeđuje lokalizovan izvor toplote za zagrevanje supstrata koji daje aerosol.

U prvom aspektu pronalaska obezbeđen je grejni sklop za zagrevanje supstrata koji daje aerosol, grejni sklop koji sadrži:

grejač koji sadrži elektrootporni grejni element i podlogu grejača; i

nosač grejača spojen sa grejačem;

pri čemu grejni element sadrži prvi deo i drugi deo, konfigurisane tako da, kad se električna struja pusti kroz grejni element, prvi deo se zagreva na višu temperaturu nego drugi deo, pri čemu je prvi deo grejnog elementa postavljen na grejnoj oblasti podloge grejača i drugi deo grejnog elementa je postavljen na nosećoj oblasti podloge grejača; i pri čemu nosač grejača je pričvršćen za noseću oblast podloge grejača.

Ovde korišćen izraz „supstrat koji daje aerosol” se odnosi na supstrat sposoban da tokom zagrevanja oslobađa isparljiva jedinjenja koja mogu da formiraju aerosol. Takva isparljiva jedinjenja mogu da budu oslobođena zagrevanjem supstrata koji daje aerosol. Supstrat koji daje aerosol može prikladno da bude deo elementa za proizvodnju aerosola ili deo proizvoda za pušenje.

Ovde korišćeni izrazi „element za proizvodnju aerosola” i „proizvod za pušenje” se odnose na proizvode koji sadrže supstrat koji daje aerosol, koji je sposoban da oslobađa isparljiva jedinjenja koja mogu da formiraju aerosol. Na primer, element za proizvodnju aerosola može da bude proizvod za pušenje koji stvara aerosol koji može da se, direktno kroz korisnikova usta, udahne u korisnikova pluća. Element za proizvodnju aerosola može da bude za jednokratnu upotrebu. Proizvod za pušenje koji sadrži supstrat koji daje aerosol koji sadrži duvan se naziva duvanski štapić.

Prvi deo se kao rezultat prolaska električne struje kroz grejni element zagreva na višu temperaturu nego drugi deo. U jednoj realizaciji prvi deo grejnog elementa je konfigurisan da dostigne temperaturu između oko 300<o>C i oko 550<o>C prilikom upotrebe. Poželjno je da grejni element bude konfigurisan da dostigne temperaturu između oko 320<o>C i oko 350<o>C.

Nosač grejača obezbeđuje grejaču konstrukcionu podršku i omogućava mu da bude čvrsto učvršćen unutar uređaja za proizvodnju aerosola. Nosač grejača može da sadrži polimerni materijal i poželjno je da bude napravljen od polimernog materijala koji može da se oblikuje, kao što je polietar etar keton (PEEK). Upotreba polimera koji može da se oblikuje livenjem omogućava da nosač grejača bude izliven oko grejača i zbog toga čvrsto drži grejač. On takođe omogućava da nosač grejača bude jeftino proizveden u željenom spoljašnjem obliku i dimenzijama. Podloga grejača može da ima mehaničke odlike, kao što su stopice ili urezi, koje pomažu učvršćivanje nosača grejača na grejač. Naravno, moguće je upotrebiti druge materijale za nosač grejača, kao što je keramički materijal. Poželjno je da nosač grejača bude napravljen od keramičkog materijala koji može da bude ukalupljen.

Upotreba polimera za držanje grejača znači da temperatura grejača u blizini nosača grejača mora da bude kontrolisana da bude ispod temperature na kojoj će se polimer topiti, goreti ili na neki drugi način razgraditi. U isto vreme temperatura dela grejača, unutar supstrata koji daje aerosol, mora da bude dovoljna da proizvede aerosol sa željenim svojstvima. Zbog toga je poželjno da se u toku upotrebe osigura da drugi deo grejnog elementa, bar u tim tačkama kontakta sa nosačem grejača, ostane ispod maksimalno dozvoljene temperature.

U elektootpornom grejaču toplota proizvedena grejačem zavisi od otpora grejnog elementa. Za datu struju. što je veći otpor grejnog elementa to se proizvede više toplote. Poželjno je da većina proizvedene toplote bude proizvedena prvim delom grejnog elementa. U skladu sa tim je poželjno da prvi deo grejnog elementa ima veći električni otpor po jedinici dužine nego drugi deo grejnog elementa.

Poželjno je da grejni element sadrži delove napravljene od različitih materijala. Prvi deo grejnog elementa može da bude napravljen od prvog materijala i drugi deo grejnog elementa može da bude napravljen od drugog materijala, pri čemu prvi materijal ima veći koeficijent električnog otpora nego drugi materijal. Na primer, prvi materijal može da bude Ni-Cr (nikl-hrom), platina, volfram ili legirana žica i drugi materijal može da bude zlato, srebro ili bakar. Dimenzije prvog i drugog dela grejnog elementa mogu takođe da se razlikuju da bi obezbedile niži električni otpor po jedinici dužine u drugom delu.

Materijali za prvi i drugi deo grejnog elementa mogu da budu odabrani zbog svojih toplotnih svojstava kao i zbog svojih električnih svojstava. Poželjno je da drugi deo grejnog elementa ima nisku toplotnu provodljivost da bi smanjio prenos toplote sa grejne oblasti na nosač grejača. U skladu sa tim izbor materijala za drugi deo grejnog elementa može da bude ravnoteža između visoke električne provodljivosti i niske toplotne provodljivosti bar u oblasti između prvog dela grejnog elementa i nosača grejača. U praksi je otkriveno da je zlato dobar izbor materijala za drugi deo grejnog elementa. Alternativno, materijal za drugi deo može da sadrži srebro.

Poželjno je da drugi deo grejnog elementa sadrži dva dela i svaki od ta dva dela je odvojeno povezan na prvi deo grejnog elementa, da bi definisali stazu električnog protoka sa jednog dela drugog dela na prvi deo i potom na drugi deo drugog dela. Nosač grejača može da okruži oba dela drugog dela. Naravno da je moguće da drugi deo sadrži više od dva dela, svaki električno povezan na prvi deo.

Grejni element može da sadrži treći deo konfigurisan za električno povezivanje na napajanje, pri čemu je treći deo postavljen na suprotnoj strani nosača grejača od prvog dela grejnog elementa. Treći deo može da bude napravljen od drugačijeg materijala nego prvi i drugi deo, i može da bude odabran da obezbedi nizak električni otpor i dobre osobine povezivanja, na primer, laku lemljivost. U praksi je za srebro otkriveno da je dobar izbor za treći deo. Alternativno, zlato može da bude upotrebljeno kao materijal za treći deo. Treći deo može da sadrži mnoštvo delova, pri čemu su svi povezani na deo drugog dela grejnog elementa.

Može da bude preklapanja između različitih delova grejnog elementa da bi se osigurala dobra električna povezanost. Na primer, prvi deo i treći deo mogu delimično da leže preko ili ispod drugog dela. Osim toga, grejni element može da sadrži više od tri posebna dela.

Podloga grejača poželjno je napravljena od elektro izolacionog materijala i može da bude keramički materijal kao što su cirkonijum ili glinica. Podloga grejača može da obezbedi mehanički stabilnu podlogu za grejni element u širokom rasponu temperatura i može da obezbedi krutu konstrukciju za umetanje u supstrat koji daje aerosol. Podloga grejača može da sadrži ravnu površinu na kojoj je postavljen grejni element i konusni kraj konfigurisan da omogući umetanje u supstrat koji daje aerosol. Podloga grejača poželjno ima toplotnu provodnost manju ili jednaku 2 vata po metar kelvinu.

U jednoj realizaciji, prvi deo grejnog elementa je napravljen od materijala koji ima definisan odnos između temperature i otpora. Ovo omogućava da grejač bude upotrebljen i za zagrevanje supstrata koji daje aerosol i za praćenje temperature u toku upotrebe. Poželjno je da prvi deo ima veći temperaturni koeficijent otpora nego drugi deo. Ovo osigurava da vrednost otpora grejnog elementa pretežno odražava temperaturu prvog dela grejnog elementa. Za platinu je otkriveno da je dobar izbor za prvi deo grejnog elementa.

Poželjno je da prvi deo grejnog elementa bude udaljen od nosača grejača. Deo grejača između prvog dela grejnog elementa i nosača grejača poželjno ima toplotni gradijent između više temperature na prvom delu grejnog elementa i niže temperature na nosaču grejača. Rastojanje između prvog dela grejnog elementa i nosača grejača je odabrano da osigura dobijanje dovoljnog pada temperature. Ali, takođe je poželjno da rastojanje ne bude veće nego što je potrebno u cilju smanjenja veličine sklopa grejača i da bi se osiguralo da grejni sklop bude robustan koliko god je to moguće. Veća dužina grejača iza nosača grejača je više podložna lomu ili savijanju, ako se ispusti ili prilikom ponovljenih umetanja i vađenja iz čvrstih supstrata koji daju aerosol.

Poželjno je da pod normalnim radnim uslovima, kad je prvi deo grejnog elementa na temperaturi između oko 300 i oko 550 stepeni Celzijusa na tačkama kontakta sa nosačem grejača, drugi deo je na temperaturi manjoj od 200 stepeni Celzijusa. „Normalni radni uslovi” u ovom kontekstu znače na standardnoj okolnoj temperaturi i pritisku a koji su temperatura od 298,15K (25 °C, 77 °F) i apsolutni pritisak od 100kPa (14,504 psi, 0,986 atm). Normalni radni uslovi obuhvataju rad sklopa grejača kad je postavljen unutar kućišta uređaja za proizvodnju aerosola ili van kućišta uređaja za proizvodnju aerosola.

Poželjno je da grejni sklop bude konfigurisan tako da ako je maksimalna temperatura prvog dela T1, temperatura okoline T0, i temperatura drugog dela grejnog elementa u kontaktu sa nosačem grejača je T2, onda:

(T1-T0)/(T2-T0)>2

Grejni sklop može da sadrži jedan ili više slojeva materijala koji prekrivaju grejni element. Poželjno je da zaštitni sloj, napravljen na primer od stakla, bude obezbeđen preko grejnog elementa da bi sprečio oksidaciju ili drugu koroziju grejnog elementa. Zaštitni sloj može potpuno da pokriva podlogu grejača. Zaštitni sloj, ili drugi slojevi, takođe može da obezbedi poboljšanu raspodelu toplote preko grejača i može da olakša čišćenje grejača. Osnovni sloj materijala, kao što je staklo, takođe može da bude obezbeđen između grejnog elementa i podloge grejača da bi poboljšao raspodelu toplote preko grejača. Osnovni sloj materijala takođe može da bude upotrebljen da poboljša postupak pravljenja grejnog elementa.

Dimenzije grejača mogu da budu odabrane da odgovaraju primeni grejnog sklopa, i podrazumeva se da širina, dužina i debljina grejača mogu da budu odabrane nezavisno jedna od druge. U jednoj realizaciji grejač je suštinski u obliku oštrice i ima konusni kraj za umetanje u supstrat koji daje aerosol. Grejač može da ima dužinu između oko 10mm i oko 30mm, i poželjno između oko 15 i oko 25mm. Površina grejača, na kojoj je postavljen grejni element, može da ima širinu od između oko 2mm i oko 10mm, i poželjno između oko 3mm i oko 6mm. Grejač može da ima debljinu između oko 0,2mm i oko 0,5mm i poželjno između 0,3 i 0,4mm. Aktivna grejna oblast grejača, koja odgovara delu grejača u kojem je postavljen prvi deo grejnog elementa, može da ima dužinu između 5mm i 20mm i poželjno je između 8mm i 15mm. Nosač grejača može da bude u kontaktu sa grejačem u dužini između 2mm i 5mm i poželjno u dužini oko 3mm. Rastojanje između nosača grejača i prvog dela grejnog elementa može da bude bar 2mm i poželjno bar 2,5mm. U poželjnoj realizaciji rastojanje između nosača grejača i prvog dela grejnog elementa je 3mm.

U drugom aspektu pronalaska obezbeđen je uređaj za proizvodnju aerosola koji sadrži: kućište, grejni sklop u skladu sa prvim aspektom pronalaska, pri čemu nosač grejača je spojen na kućište, električno napajanje povezano na grejni element, i kontrolni element konfigurisan da kontrroliše isporuku snage grejnom elementu sa napajanja;

pri čemu kućište definiše šupljinu koja okružuje prvi deo grejnog elementa, šupljinu konfigurisanu da primi proizvod za proizvodnju aerosola koji sadrži supstrat koji daje aerosol.

Ovde korišćen izraz „uređaj za proizvodnju aerosola” se odnosi na uređaj koji interaguje sa supstratom koji daje aerosol da bi stvorio aerosol. Supstrat koji daje aerosol može da bude deo elementa za proizvodnju aerosola, na primer deo proizvoda za pušenje. Uređaj za proizvodnju aerosola može da bude uređaj za pušenje koji interaguje sa supstratom koji daje aerosol elementa za proizvodnju aerosola, da bi se dobio aerosol koji može da se, direktno kroz korisnikova usta, udahne u korisnikova pluća. Uređaj za proizvodnju aerosola može da bude držač.

Postolje grejača može da formira površinu koja zatvara jedan kraj šupljine.

Uređaj je poželjno prenosivi ili ručni uređaj koji je ugodan za držanje između prstiju jedne ruke. Uređaj može da bude suštinski cilindričnog oblika i da ima dužinu između 70 i 120mm. Maksimalni prečnik uređaja je poželjno između 10 i 20mm. U jednoj realizaciji uređaj ima mnogougaoni poprečni presek i ima ispupčenje u obliku dugmeta na jednoj strani. U ovoj realizaciji prečnik uređaja je između 12,7 i 13,65mm, meren od ravne strane do suprotne ravne strane; između 13,4 i 14,2, meren od ivice do suprotne ivice (tj. od preseka dve strane na jednoj strani uređaja do odgovarajućeg preseka na drugoj strani), i između 14,2 i 15 mm, mereno od vrha dugmeta do suprotne donje ravne strane.

Uređaj može da bude električno zagrevani uređaj za pušenje.

Uređaj može da obuhvati druge grejače pored grejnog sklopa u skladu sa prvim aspektom. Na primer uređaj može da obuhvati spoljašnji grejač postavljen oko oboda šupljine. Spoljašnji grejač može da bude bilo kog pogodnog oblika. Na primer, spoljašnji grejač može da bude u obliku jedne ili više fleksibilnih grejnih folija na dielektričnom supstratu, kao što je poliimid. Fleksibilne grejne folije mogu da budu oblikovane da se prilagode obodu šupljine. Alternativno, spoljašnji grejač može da ima oblik metalne mreže ili mreža, fleksibilne štampane ploče, livenog interkonekcijskog uređaja (MID), keramičkog grejača, fleksibilnog grejača od ugljeničnih vlakana ili može da bude napravljen upotrebom tehnike presvlačenja, kao što je taloženje pare plazme na pogodno oblikovanom supstratu. Spoljašnji grejač može takođe da bude napravljen upotrebom metala koji ima definisan odnos između temperature i otpornosti. U takvom primeru uređaja metal može da bude oblikovan kao traka između dva sloja odgovarajućih izolacionih materijala. Spoljašnji grejač napravljen na ovaj način može da bude upotrebljen i za zagrevanje i za praćenje temperature spoljašnjeg grejača u toku rada.

Napajanje može da bude bilo koje napajanje, na primer izvor jednosmerne struje kao što je baterija. U jednoj realizaciji napajanje je litijum jonska baterija. Alternativno, izvor napajanja može da bude nikl metal hidrid baterija, nikl kadmijum baterija ili baterija na bazi litijuma, na primer litijum kobalt, litijum gvožđe fosfat, litijum titanat ili litijum polimerska baterija.

Kontrolni element može da bude jednostavni prekidač. Alternativno, kontrolni element može da bude električno kolo i može da sadrži jedan ili više mikroprocesora ili mikrokontrolera.

U trećem aspektu pronalaska obezbeđen je sistem za proizvodnju aerosola koji sadrži uređaj za proizvodnju aerosola u skladu sa drugim aspektom pronalaska i jedan ili više proizvoda za stvaranje aerosola konfigurisanih da budu primljeni u šupljinu uređaja za proizvodnju aerosola.

Proizvod za stvaranje aerosola može da bude proizvod za pušenje. U toku rada, proizvod za pušenje koji sadrži supstrat koji daje aerosol, može da bude delimično sadržan unutar uređaja za proizvodnju aerosola.

Proizvod za pušenje može da bude po obliku suštinski cilindričan. Proizvod za pušenje može da bude suštinski izdužen. Proizvod za pušenje može da ima dužinu i obim suštinski normalan na dužinu. Supstrat koji daje aerosol može da bude suštinski cilindričnog oblika. Supstrat koji daje aerosol može da bude suštinski izdužen. Supstrat koji daje aerosol takođe može da ima dužinu i obim suštinski normalan na dužinu.

Proizvod za pušenje može da bude ukupne dužine između približno 30 mm i približno 100 mm. Proizvod za pušenje može da ima spoljni prečnik između približno 5 mm i približno 12 mm. Proizvod za pušenje može da sadrži filterski čep. Filterski čep može da bude postavljen na nishodnom kraju proizvoda za pušenje. Filterski čep može da bude čep od acetilovane celuloze. Filterski čep je dugačak približno 7 mm u jednoj realizaciji, ali može imati dužinu između približno 5 mm do približno 10 mm.

U jednoj realizaciji proizvod za pušenje ima dužinu približno 45 mm. Proizvod za pušenje može da ima spoljašnji prečnik približno 7,2 mm. Dalje, supstrat koji daje aerosol može da ima dužinu približno 10 mm. Alternativno, supstrat koji daje aerosol može da ima dužinu približno 12 mm. Dalje, prečnik supstrata koji daje aerosol može takođe da bude između približno 5 mm i približno 12 mm. Proizvod za pušenje može da sadrži spoljni papirni omotač. Dalje, proizvod za pušenje može da sadrži razmak između supstrata koji daje aerosol i filterskog čepa. Razmak može da bude približno 18 mm, ali može da bude u rasponu od približno 5 mm do približno 25 mm.

Supstrat koji daje aerosol može da bude čvrst supstrat koji daje aerosol. Alternativno, supstrat koji daje aerosol može da sadrži i čvrste i tečne komponente. Supstrat koji daje aerosol može da sadrži materijal koji sadrži duvan, a koji sadrži isparljiva jedinjenja duvanske arome, koja se usled zagrevanja oslobađaju iz supstrata. Alernativno, supstrat koji daje aerosol može da sadrži neduvanski materijal. Supstrat koji daje aerosol može dalje da sadrži stvarač aerosola koji olakšava proizvodnju gustog i stabilnog aerosola. Primeri odgovarajućih stvarača aerosola su glicerin i propilen-glikol.

Ako je supstrat koji daje aerosol čvrst supstrat, čvrst supstrat koji daje aerosol može da sadrži, na primer, jedan ili više: prah, granule, pelete, komadiće, štapiće, trake ili listiće koji sadrže jedan ili više: biljni list, list duvana, fragmente duvanskih rebara, rekonstituisani duvan, homogenizovani duvan, ekstrudirani duvan, presovani list duvana i ekspandovani duvan. Čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude u rasutom obliku ili može da bude obezbeđen u odgovarajućoj posudi ili ulošku. Po izboru, čvrst supstrat koji daje aerosol može da sadrži dodatna duvanska ili neduvanska isparljiva jedinjenja, koja će biti oslobođena usled zagrevanja supstrata. Čvrst supstrat koji daje aerosol može takođe da sadrži kapsule koje, na primer, obuhvataju dodatna duvanska ili neduvanska isparljiva jedinjenja i takve kapsule mogu da se istope u toku zagrevanja čvrstog supstrata koji daje aerosol.

Ovde korišćen izraz homogenizovani duvan se odnosi na materijal dobijen aglomerisanjem čestica duvana. Homogenizovani duvan može da bude u obliku lista. Homogenizovani duvanski materijal može da ima sadržaj stvarača aerosola veći od 5% na bazi težine suve mase. Homogenizovani duvanski materijal može alternativno da ima sadržaj stvarača aerosola od između 5% i 30% na bazi težine suve mase. Listovi homogenizovanog duvanskog materijala mogu da budu napravljeni aglomerisanjem čestica duvana dobijenih mlevenjem ili na drugi način kombinovanjem, jednog ili oba, plojke i/ili drški lista duvana. Alternativno ili dodatno, listovi homogenizovanog duvanskog materijala mogu da sadrže jedan ili više vidova duvana: duvansku prašinu, duvansku sitnjavinu i ostale duvanske čestice dobijene u toku, na primer, obrade, rukovanja i transporta duvana. Listovi homogenizovanog duvanskog materijala mogu da sadrže jednu ili više unutrašnjih vezivnih supstanci, to jest vezivne supstance poreklom iz duvana, jednu ili više spoljašnjih vezivnih supstanci, to jest vezivne supstance poreklom van duvana, ili njihovu kombinaciju da pomognu aglomerisanje čestica duvana; alternativno, ili pored toga, listovi homogenizovanog duvanskog materijala mogu da sadrže druge aditive uključujući ali se ne ograničavajući na, duvanska i neduvanska vlakna, stvarače aerosola, ovlaživače, plastifikatore, aromatične supstance, punila, vodene i nevodene rastvarače i njihove kombinacije.

Po izboru, čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude obezbeđen na termostabilnom nosaču ili ugrađen u njemu. Nosač može da ima oblik praha, granula, peleta, komadića, štapića, traka ili listića. Alternativno, nosač može da bude cevasti nosač kod koga je tanak sloj čvrstog supstrata nanesen na njegovu unutrašnju površinu ili na njegovu spoljašnju površinu ili i na jednu i na drugu površinu. Takav cevasti nosač može da se izradi npr. od papira, materijala nalik papiru, prostirke od netkanog ugljeničnog vlakna, otvorene metalne mreže male mase ili perforirane metalne folije ili bilo koje druge termički stabilne polimerne matrice.

U naročito poželjnoj realizaciji supstrat koji daje aerosol sadrži sakupljen nabrani list homogenizovanog duvanskog materijala. Ovde korišćen izraz „nabran list” označava list koji ima mnoštvo suštinski paralelnih brazda ili nabora. Poželjno, kad je element za proizvodnju aerosola sklopljen, suštinski paralelne brazde ili nabori se protežu duž ili paralelno sa uzdužnom osom elementa za proizvodnju aerosola. Prednost je da se time olakšava sakupljanje nabranog lista homogenizovanog duvanskog materijala da bi se dobio supstrat koji daje aerosol. Međutim, treba razumeti da, kad je element za proizvodnju aerosola sklopljen, nabrani listovi homogenizovanog duvanskog materijala za ugradnju u element za proizvodnju aerosola mogu, alternativno ili dodatno, da imaju mnoštvo suštinski paralelnih brazda ili nabora, koji su raspoređeni pod oštrim ili tupim uglom u odnosu na uzdužnu osu elementa za proizvodnju aerosola. U nekim realizacijama supstrat koji daje aerosol može da sadrži sakupljen list homogenizovanog duvanskog materijala, koji je suštinski ravnomerno teksturiran preko praktično cele svoje površine. Na primer, supstrat koji daje aerosol može da sadrži sakupljen nabrani list homogenizovanog duvanskog materijala, koji sadrži mnoštvo suštinski paralelnih brazda ili nabora koji su suštinski ravnomerno razdvojeni po širini lista.

Čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude položen na površinu nosača u obliku npr. lista, pene, gela ili kaše. Čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude položen na celoj površini nosača ili može da bude položen po određenom šablonu da bi tokom upotrebe obezbedio neujednačenu isporuku ukusa.

Sistem za proizvodnju aerosola je u kombinaciji sa uređajem za proizvodnju aerosola i jednim ili više elemenata za proizvodnju aerosola za upotrebu sa uređajem. Međutim, sistem za proizvodnju aerosola može da obuhvata dodatne komponente, kao što su na primer jedinica za punjenje za ponovno punjenje ugrađenog napajanja električnom energijom u električno upravljanom ili električnom uređaju za proizvodnju aerosola

U četvrtom aspektu pronalaska obezbeđen je postupak za proizvodnju grejnog sklopa koji sadrži:

obezbeđivanje podloge grejača;

nanošenje jednog ili više elektootpornih grejnih elemenata na podlogu, svaki grejni element sadrži prvi deo i drugi deo, konfigurisane tako da, kad se električna struja pusti kroz grejni element , prvi deo se kao rezultat protoka električne struje zagreva na višu temperaturu nego drugi deo, pri čemu je prvi deo grejnog elementa postavljen na grejnoj oblasti podloge grejača i drugi deo grejnog elementa je postavljen na nosećoj oblasti podloge grejača; i

izlivanje nosača grejača na nosećoj oblasti podloge grejača.

Poželjno je da nosač grejača bude napravljen oblikovanjem ubrizgavanjem. Nosač grejača može da bude napravljen od polimera koji može da bude oblikovan brizganjem, kao što je PEEK.

Poželjno je da podloga grejača suštinski bude u obliku oštrice. Komponente grejnog sklopa mogu da budu, kao što je opisano, u vezi sa prvim aspektom pronalaska.

Korak livenja može da sadrži oblikovanje nosača grejača, tako da on okružuje noseću oblast supstrata. Nosač grejača može direktno da leži preko drugog dela grejnog elementa.

U sledećem aspektu pronalaska obezbeđen je grejač za zagrevanje supstrata koji daje aerosol, grejač koji sadrži:

grejač koji sadrži elektrootporni grejni element i podlogu grejača;

pri čemu grejni element sadrži prvi deo napravljen od prvog materijala i drugi deo napravljen od drugog materijala drugačijeg od prvog materijala, konfigurisane tako da, kad električna struja prolazi kroz grejni element, prvi deo se kao rezultat protoka električne struje zagreva na višu temperaturu nego drugi deo.

U još jednom aspektu pronalaska, obezbeđen je grejni sklop za zagrevanje supstrata koji daje aerosol, grejni sklop koji sadrži:

grejač koji sadrži elektrootporni grejni element; i

nosač grejača spojen sa grejačem;

pri čemu grejni element sadrži prvi deo i drugi deo konfigurisane tako da, kad se električna struja pusti kroz grejni element, prvi deo se kao rezultat protoka električne struje zagreva na višu temperaturu nego drugi deo; i pri čemu nosač grejača okružuje drugi deo grejnog elementa i napravljen je od livenog polimernog materijala.

Iako je pronalazak opisan sa pozivanjem na različite aspekte, trebalo bi da bude jasno da osobine opisane u vezi sa jednim aspektom otkrića mogu da budu primenjene na druge aspekte otkrića. Preciznije, aspekti grejača, sklop, sistem uređaja ili postupak u skladu sa jednim aspektom pronalaska mogu da budu primenjeni na bilo koji drugi aspekt pronalaska. Osim toga, iako se opis poziva na uređaje za pušenje, podrazumeva se da medicinski uređaji tipa inhalatora mogu da koriste ovde opisane karakteristike, aparature i funkcionalnosti.

Sada će realizacije pronalaska da budu detaljno opisane sa pozivanjem na priložene crteže, na kojima:

Crtež 1 je šematski dijagram uređaja za proizvodnju aerosola;

1

Crtež 2 je šematski poprečni presek čeonog kraja uređaja za proizvodnju aerosola tipa prikazanog na crtežu 1, sa grejačem umetnutim u proizvod za pušenje;

Crtež 3 je šematska ilustracija grejača u skladu sa realizacijom pronalaska;

Crtež 4 prikazuje grejač sa crteža 3 sa nosačem grejača postavljenim na njemu; Crtež 5 je poprečni presek grejača sa crteža 3;

Crtež 6 je ilustracija profila temperature duž grejača tipa prikazanog na crtežu 3. Na crtežu 1 sastavni delovi realizacije električno zagrevanog sistema 100 za proizvodnju aerosola su prikazani na pojednostavljen način. Preciznije, elementi električno zagrevanog sistema 100 za proizvodnju aerosola nisu dati u razmeri na crtežu 1. Elementi koji nisu bitni za razumevanje ove realizacija su izostavljeni da bi se pojednostavio crtež 1.

Električno zagrevani sistem 100 za proizvodnju aerosola sadrži uređaj za proizvodnju aerosola koji ima kućište 10 i element 12 za proizvodnju aerosola, na primer duvanski štapić. Element 12 za proizvodnju aerosola obuhvata supstrat koji daje aerosol koji je gurnut u kućište 10 da dođe u toplotnu blizinu grejača 14. Supstrat koji daje aerosol će oslobađati paletu isparljivih jedinjenja na različitim temperaturama. Kontrolišući maksimalnu radnu temperaturu električno zagrevanog sistema 100 za proizvodnju aerosola, tako da bude ispod selektivnog oslobađanja nepoželjnih jedinjenja, može se kontrolisati sprečavanjem oslobađanja odbranih isparljivih jedinjenja..

Unutar kućišta 10 postoji izvor 16 električne energije, na primer punjiva litijum jonska baterija. Kontroler 18 je povezan na grejač 14, izvor 16 električne energije i korisničko sučelje 20, na primer dugme ili ekran. Kontroler 18 kontroliše energiju isporučenu grejaču 14 da bi regulisao njegovu temperaturu. Po pravilu, supstrat koji daje aerosol se zagreva na temperaturu od između 250 i 450 stepeni Celzijusa.

Crtež 2 je šematski poprečni presek čeonog kraja uređaja za proizvodnju aerosola tipa prikazanog na crtežu 1, sa grejačem 14 umetnutim u element 12 za proizvodnju aerosola, koji je u ovoj realizaciji proizvod za pušenje. Uređaj za proizvodnju aerosola je ilustrovan u sprezi sa elementom 12 za proizvodnju aerosola radi korisnikovog konzumiranja elementa 12 za proizvodnju aerosola.

Kućište 10 uređaja za proizvodnju aerosola definiše šupljinu, otvor na proksimalnom kraju (ili usnom kraju), za primanje elementa 12 za proizvodnju aerosola radi konzumiranja. Distalni kraj šupljine je premošten grejnim sklop 24 koji sadrži grejač 14 i nosač 26 grejača. Grejač 14 se zadržava nosačem 26 grejača, tako da je aktivna grejna oblast grejača pozicionirana unutar šupljine. Aktivna grejna oblast grejača 14 je pozicionirana unutar distalnog kraja elementa 12 za proizvodnju aerosola kad je element 12 za proizvodnju aerosola potpuno primljen unutar šupljine.

Grejač 14 je u obliku oštrice koja se završava tačkom. To jest, grejač ima podužnu dimenziju koja je veća od širine a koja je veća od debljine. Prva i druga strana grejača su definisane širinom i dužinom grejača.

Primer elementa za proizvodnju aerosola kao što je ilustrovan na crtežu 2, može da bude opisan kao što sledi. Element 12 za proizvodnju aerosola se sastoji od četiri elementa, supstrata 30 koji daje aerosol, potpornog elementa, poput šuplje cevi 40, jednog prenosnog dela 50 i filtera 60 usnika. Ova četiri elementa su redom raspoređena u koaksijalnom poravnanju i objedinjena cigaretnim papirom 70 da bi formirali štapić. Kad je sklopljen, element za proizvodnju aerosola je dug 45 milimetara i ima prečnik 7 milimetara.

Supstrat koji daje aerosol sadrži snop nabranih lamela presovanog duvana umotanih u filter papir (nije prikazano) da bi formirao čep. Presovani liveni duvanske sitnjavine obuhvata jedan ili više stvarača aerosola kao što je glicerin.

Šuplja cev 40 se nalazi odmah do supstrata 30 koji daje aerosol i napravljena je od acetilovane celuloze. Cev 40 definiše otvor koji ima prečnik od 3 millimetra. Jedna funkcija šuplje cevi 40 je da postavi supstrat 30 koji daje aerosol prema distalnom kraju 23 štapića 21 tako da on može da bude u kontaktu sa grejačem. Šuplja cev 40 deluje tako da sprečava supstrat 30 za proizvodnju aerosola da bude potisnut duž štapića prema usniku, kad je grejač umetnut u supstrat 30 koji daje aerosol.

Prenosni deo 50 sadrži cev tankog zida dužine 18 milimetara. Prenosni deo 50 dozvoljava da isparljive supstance, oslobođene iz supstrata 30 koji daje aerosol, prođu kroz element prema filteru 60 usnika. Isparljive supstance mogu da se ohlade unutar prenosnog dela da daju aerosol.

Filter 60 usnika je konvencionalni filter usnika napravljen od acetilovane celuloze i ima dužinu približno 7,5 milimetara.

Gorenavedena četiri elementa su sastavljena tako što su čvrsto umotana u cigaretni papir 70. Papir u ovoj specifičnoj realizaciji je standardni cigaretni papir koji ima standardne osobine i klasu. Papir u ovoj specifičnoj realizaciji je konvencionalni cigaretni papir. Posredovanje između papira i svakog od elemenata određuje položaj elemenata i definiše element 12 za proizvodnju aerosola.

Dok se element 12 za proizvodnju aerosola gura u šupljinu konusni vrh grejača dolazi u kontakt sa supstratom 30 koji daje aerosol. Primenom sile na element za proizvodnju aerosola, grejač prodire u supstrat 30 koji daje aerosol. Kad je element 12 za proizvodnju aerosola dobro povezan sa uređajem za proizvodnju aerosola, grejač 14 je ubačen u supstrat 30 koji daje aerosol. Kad se grejač aktivira, supstrat 30 koji daje aerosol se zagreva i isparljive supstance se proizvode ili razvijaju. Dok korisnik povlači na filteru 60 usnika, vazduh se uvlači u element za proizvodnju aerosola i isparljive supstance kondenzuju da bi obrazovale aerosol koji može da se udiše. Ovaj aerosol prolazi kroz filter 60 usnika elementa za proizvodnju aerosola i u korisnikova usta.

Crtež 3 detaljnije ilustruje grejni element 14 tipa prikazanog na crtežu 2. Grejač 14 sadrži elektroizolacionu podlogu 80 grejača koja definiše oblik grejnog elementa 14. Podloga 80 grejača je napravljena od elektroizolacionog materijala koji može da bude, na primer, glinica (Al2O3) ili stabilizovan cirkonijum (ZrO2). Prosečnom stručnjaku u tehnici će da bude očigledno da elektroizolacioni materijal može da bude bilo koji elektroizolacioni materijal i da su mnogi keramički materijali pogodni za upotrebu kao elektroizolaciona podloga. Podloga 80 grejača suštinski u obliku oštrice. To jest, podloga grejača ima dužinu, koja se proteže duž podužne ose elementa za proizvodnju aerosola spregnutog sa grejačem, širinu i debljinu. Širina je veća nego debljina. Podloga 80 grejača se završava tačkom ili šiljkom 90 za prodiranje u supstrat 30 koji daje aerosol.

Grejni element 82 napravljen od elektroprovodljivog materijala koji je nanesen na ravnu površinu podloge grejača 80 primenom taloženja pare ili bilo koje druge odgovarajuće tehnike. Grejni element je napravljen od tri posebna dela. Prvi deo 84 je napravljen od platine. Prvi deo je postavljen u aktivnoj grejnoj oblasti 91. To je oblast grejača koja prilikom upotrebe dostiže maksimalnu temperaturu i obezbeđuje toplotu supstratu koji daje aerosol. Prvi deo je u obliku slova U ili u obliku ukosnice. Drugi deo 86 je napravljen od zlata. Drugi deo sadrži dve paralelne staze, svaka povezana na kraj prvog dela 84. Drugi deo premoštava noseću oblast 93 grejača, koja je oblast grejača koja je u kontaktu sa nosačem 26 grejača, kao što je prikazano na crtežu 4. Treći deo 88 je napravljen od srebra. Treći deo je postavljen u poveznoj oblasti 95 i obezbeđuje povezne pločice za koje spoljašnje žice mogu da budu pričvršćene lemljenjem ili primenom drugih tehnika povezivanja. Treći deo sadrži dve paralelne pločice, pri čemu je svaka povezana na jednu od paralelnih staza drugog dela 86, naspram prvog dela 84. Treći deo 88 je postavljen na suprotnoj strani noseće oblasti 93 od prvog dela.

Oblik, debljina i širina prvog, drugog i trećeg dela mogu da budu odabrani da prilikom upotrebe obezbede željeni otpor i raspodelu temerature. Međutim, prvi deo ima značajno veći električni otpor po jedinici dužine nego drugi i treći deo i, kao posledica, kad električna struja prolazi kroz grejni element 82, prvi deo je onaj koji proizvodi najveći deo toplote i dostiže najvišu temperaturu. Drugi i treći deo su konfigurisani da imaju veoma nizak električni otpor i da obezbede vrlo malo džula toplote. Ukupni električni otpor grejnog elementa je oko 0,80 oma na 0<o>C, povećavajući se na oko 2 oma kad aktivna grejna oblast 91 dostigne 400<o>C. Napon litijum jon baterije je oko 3,7 volti tako da je tipični vrh struje isporučene napajanjem (na 0<o>C) oko 4,6A.

Platina ima pozitivan toplotni koeficijent otpora tako da električni otpor prvog dela 84 raste sa porastom temperature. Zlato i srebro imaju niži toplotni koeficijent otpora i drugi i treći deo neće iskusiti toliko veliki porast temperature kao prvi deo. Ovo znači da će promene u otporu drugog i trećeg dela biti male u odnosu na promene u otporu prvog dela. Kao rezultat, otpor grejnog elementa 82 može da bude upotrebljen da obezbedi meru temperature prvog dela 84 grejnog elementa, koja je temperatura dela grejača u kontaktu sa supstratom koji daje aerosol. Organizacija za upotrebu otpornog elementa i kao grejača i kao senzora temperature je opisana u EP2110033 B1.

1

Crtež 4 prikazuje grejač 14 spojen sa nosačem 26 grejača da bi se obrazovao grejni sklop. Nosač 26 grejača je napravljen od polietat etar ketona (PEEK) i ubrizgavanjem je izliven oko grejača da bi okružio noseću oblast 93. Podloga 80 grejača može da bude napravljena sa urezima ili ispupčenjima u nosećoj oblasti da bi se osiguralo jako povezivanje između nosača grejača i grejača. U ovoj realizaciji nosač 26 grejača ima kružni poprečni presek da bi se uklopio sa kružnim kućištem 10 uređaja za proizvodnju aerosola. Međutim, nosač grejača može da bude izliven da ima bilo koji željeni oblik i bilo koje spojne naprave za spajanje sa ostalim komponentama uređaja za proizvodnju aerosola.

Crtež 5 je šematski poprečni presek grejača sa crteža 3. Crtež 5 ilustruje da postoji preklapanje između prvog, drugog i trećeg dela grejnog elementa. Konstrukcija grejača može da bude opisana kao što sledi. Podloga 80 grejača je obložena slojevima 92, 96 od stakla i na prvoj i drugoj površini. Ovo štiti podlogu i unapređuje raspodelu toplote preko površina grejača u aktivnoj grejnoj oblasti. Zlatne trake koje čine drugi deo 86 grejnog elementa su potom nanesene na stakleni sloj 92. Platinasta traka koja čini prvi deo 84 grejnog elementa je potom nanesena na stakleni sloj 92 na preklapajući načina sa zlatnim trakama da bi se osigurao kontakt niskog električnog otpora između prvog i drugog dela. Srebrne povezne pločice koje čine treći deo 88 grejnog elementa su takođe nanesene na stakleni sloj 92 na preklapajući način sa zlatnim trakama da bi se osigurao kontakt niskog električnog otpora između trećeg i drugog dela. Na kraju je napravljen gornji stakleni sloj 94 koji pokriva grejni element 82 i štiti grejni element od korozije. Nosač grejača onda može da bude izliven oko grejača.

Grejač konfigurisan tako da aktivna grejna oblast koja odgovara prvom delu grejnog elementa, bude udaljena od nosača grejača. Oblast grejača koja se proteže u šupljinu uređaja za proizvodnju aerosola se naziva oblast 97 umetanja. Deo drugog dela 86 grejnog elementa koji se proteže u oblast 97 umetanja obezbeđuje oblast prenosa energije.

Crtež 6 je grafik 100 koji prikazuje temperaturu grejača kao funkciju rastojanja duž dužine grejača u toku rada grejača ilustrovanog na crtežu 3. Grejač je prikazan ispod grafika tako da je grafik temperature poravnat sa grejačem. Idealno, grejač je vruć u oblasti 97 umetanja i hladan u nosećoj oblasti 93 i poveznoj oblasti 95. Idealni profil temperature je prikazan isprekidanom linijom 106. U stvarnosti profil temperature nikad ne može da bude tako oštro stepenast. Sa grafika 100 temperature može da se vidi da je grejač najtopliji u aktivnoj grejnoj oblasti gde je pozicioniran prvi deo grejnog elementa. Vrh temperature je oko 420<o>C u toku proizvodnje aerosola. U oblasti prenosa energije, između aktivne grejne oblasti i noseće oblasti, temperatura brzo pada. U ovoj realizaciji, na nosaču grejača je poželjno da temperature grejača bude niža od 200<o>C, kao što je prikazano linijom 102. Maksimalna dozvoljena temperatura na nosaču grejača će zavisiti od materijala upotrebljenog za pravljenje nosača grejača. Položaj dela nosača grejača najbližeg aktivnoj grejnoj oblasti je prikazana kao linija 104. Grejač konfigurisan da osigura da temperatura na nosaču 26 grejača bude manja od 200<o>C kad prilikom upotrebe aktivna oblast grejača dostigne maksimalnu temperaturu. U primeru prikazanom na crtežu 6 rastojanje između platinastog dela grejnog elementa i nosača grejača je 3mm. Ovo je dovoljna razdaljina da osigura potreban pad temperature. Zlato je odabrano kao materijal za drugi deo grejnog elementa, zato što, pored visoke električne provodljivosti, ima relativno malu toplotnu provodljivost čime se osigurava brz pad temperature između aktivne grejne oblasti i noseće oblasti. Dodatni pad temperature na približno 50<o>C je dalje poželjan u bar delu povezne oblasti 95 u obuhvaćenom trećem delu 88 grejnog elementa. Preciznije, poželjno je da se minimalizuje temperatura elementa 14 najbližeg kontroleru 18, električnom napajanju 16, i korisničkom interfejsu 20. Na primer, takva minimalizacija temperature će smanjiti ili eliminisati potrebu za ispravljanjem toplotom izazvanih varijacija u elektronskim čipovima i/ili sistemima koji sadrže kontroler 18, napajanje 16 i interfejs 20.

Primeri prethodno opisanih realizacija ilustruju ali ne ograničavaju. U pogledu prethodno razmotrenih primera realizacija, druge realizacije u skladu sa prethodnim primerima realizacija će sad biti očigledne prosečnom stručnjaku u tehnici.

1

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Grejni sklop za zagrevanje supstrata koji daje aerosol, grejni sklop koji sadrži: grejač (14) koji sadrži elektrootporni grejni element (82); i

nosač (26) grejača spojen sa grejačem (14);

naznačen time što grejni element sadrži prvi deo (84) i drugi deo (86) konfigurisane tako da, kad se električna struja pusti kroz grejni element, prvi deo se, kao rezultat protoka električne struje, zagreva na višu temperaturu nego drugi deo; i što nosač (26) grejača okružuje drugi deo (86) grejnog elementa i napravljen je od livenog polimernog materijala.

2. Grejni sklop u skladu sa patentnim zahtevom 1, koji dalje sadrži zaštitni sloj (94) koji pokriva grejni element.

3. Grejni sklop u skladu sa patentnim zahtevo 2, naznačen time što je zaštitni sloj (94) napravljen od stakla.

4. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što je prvi deo (84) grejnog elementa napravljen od prvog materijala i drugi deo (86) grejnog elementa je napravljen od drugog materijala, i što prvi materijal ima veći koeficijent električne otpornosti nego drugi materijal.

5. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što drugi deo (86) grejnog elementa sadrži dve sekcije i svaka od te dve sekcije je odvojeno povezana sa prvim delom (84) grejnog elementa da bi definisali putanju električnog protoka sa jedne sekcije drugog dela na prvi deo i potom na drugu sekciju drugog dela.

6. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što grejni element sadrži treći deo (88) konfigurisan za električnu vezu sa električnim napajanjem (16), i što je treći deo postavljen na suprotnoj strani nosača (26) grejača od prvog dela grejnog elementa.

7. Grejni sklop, u skladu sa patentnim zahtevom 6, naznačen time što je treći deo (88) napravljen od drugačijeg materijala nego prvi i drugi deo.

8. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što je prvi deo (84) grejnog elementa odvojen od nosača (26) grejača.

9. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što pod normalnim radnim uslovima, kad je prvi deo (84) grejnog elementa na temperaturi od između 300 i 550 stepeni Celzijusa, na tačkama kontakta sa nosačem (26) grejača drugi deo je na temperaturi manjoj od 200 stepeni Celzijusa.

10. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što prvi deo (84) ima veći temperaturni koeficijent otpora nego drugi deo (86).

11. Grejni sklop, u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što, ako je maksimalna temperatura prvog dela T1, temperatura okoline T0, i temperatura drugog dela grejnog elementa u kontaktu sa nosačem grejača je T2, onda:

(T1-T0)/(T2-T0)>2

12. Uređaj za proizvodnju aerosola koji sadrži: kućište (10); grejni sklop u skladu sa bilo kojim prethodnim patentnim zahtevom, naznačen time što je nosač (26) grejača spojen sa kućištem; električno napajanje (16) povezano na grejni element; i kontrolni element (18) konfigurisan da kontroliše dovod struje grejnom elementu sa napajanja.

13. Uređaj za proizvodnju aerosola, u skladu sa patentnim zahtevom 12, naznačen time što kućište (10) definiše šupljinu koja okružuje prvi deo (84) grejnog elementa, šupljinu konfigurisanu da primi element (12) za proizvodnju aerosola koji sadrži supstrat koji daje aerosol.

14. Uređaj za proizvodnju aerosola, u skladu sa patentnim zahtevom 12 ili 13, naznačen time što je uređaj električni uređaj za pušenje.

1