Электронагреваемая курительная система с улучшенным нагревателем
Формула / Реферат
1. Электронагреваемая курительная система для приема аэрозольобразующего субстрата, содержащая
по меньшей мере один нагреватель для нагревания субстрата с образованием аэрозоля и
источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя,
при этом указанный по меньшей мере один нагреватель содержит множество электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, причем электроизолирующая подложка обладает жесткостью, достаточной для ее введения в аэрозольобразующий субстрат, причем электропроводящие дорожки имеют такую характеристику температурного коэффициента сопротивления, что обеспечивает возможность их использования одновременно и в качестве резистивного нагревателя, и в качестве датчика температуры.
2. Электронагреваемая курительная система по п.1, в которой источник электроэнергии подает электроэнергию к указанному по меньшей мере одному нагревателю в зависимости от температуры, измеряемой на одной или более электропроводящих дорожек, и желательной температуры.
3. Электронагреваемая курительная система по п.2, в которой желательная температура представляет собой температуру, при которой нагреватель нагревает, но не сжигает, образующий аэрозоль субстрат.
4. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, дополнительно включающая теплоизоляционный материал для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя.
5. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой указанная одна или более электропроводящих дорожек включают множество частей, причем каждая часть является отдельно подключаемой к источнику электроэнергии.
6. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой по меньшей мере один нагреватель содержит концевой нагреватель для нагревания конца аэрозольобразующего субстрата, причем концевой нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке.
7. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой по меньшей мере одна из электропроводящих дорожек
содержит один или более из следующих материалов: серебро, платина, медь, никель и палладий,
покрыта одним или более из следующих материалов: золото, никель и стекло, и
электроизолирующая подложка содержит один или более из следующих материалов: бумага, стекло, керамический материал, анодированный металл, покрытый металл и полиимид.
8. Нагреватель для использования в электронагреваемой курительной системе, содержащий множество электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, при этом электроизолирующая подложка обладает жесткостью, достаточной для ее введения в аэрозольобразующий субстрат, причем электропроводящие дорожки имеют такую характеристику температурного коэффициента сопротивления, что обеспечивает возможность их использования одновременно и в качестве резистивного нагревателя, и в качестве датчика температуры.

Текст
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАЕМАЯ КУРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С УЛУЧШЕННЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ Предложена электронагреваемая курительная система для приема образующего аэрозоль субстрата. Система содержит по меньшей мере один нагреватель для нагревания образующего аэрозоль субстрата и получения аэрозоля и источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя. По меньшей мере один нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек (103, 203, 303, 403, 503) на электроизолирующей подложке (101, 201,301, 401, 501). В одном варианте системы одна или более электропроводящих дорожек (103, 203,303, 403, 503) имеют такой температурный коэффициент характеристик сопротивления, что одна или более электропроводящих дорожек могут действовать в качестве резистивных нагревателей и в качестве датчика температуры. В другом варианте системы электронагреваемая курительная система дополнительно включает теплоизоляционный материал (507) для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя с наружной поверхности электронагреваемой курительной системы.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФИЛИП МОРРИС ПРОДАКТС С.А. Изобретение относится к электронагреваемой курительной системе, содержащей нагреватель для нагревания образующего аэрозоль субстрата. В патенте США 5353813 А описана лопастная трубчатая структура для использования в качестве внешнего нагревательного элемента в электрической курительной системе. Нагревательный элемент включает ряд углеродных лопастей, расположенных вокруг армирующей трубки из свернутого в спираль строительного картона. Одно электрическое соединение выполнено на свободном краю лопастей, в то время как общее кольцо из углерода соединяет другие края углеродных лопастей, образуя общее электрическое соединение. Когда на лопасти подается ток, они нагреваются, образуя зону нагревания с температурой в интервале от 300 С до приблизительно 900 С. Авторы настоящего изобретения оценили, что имело бы преимущество предложение электронагреваемой курительной системы, которое проще в изготовлении и также требует меньше компонентов в своей конструкции. Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена электронагреваемая курительная система для содержания образующего аэрозоль субстрата, содержащая по меньшей мере один нагреватель для нагревания субстрата с образованием аэрозоля и источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя, причем указанный по меньшей мере один нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, причем одна или более электропроводящих дорожек имеют такой температурный коэффициент характеристик сопротивления, что одна или более электропроводящих дорожек могут действовать одновременно в качестве резистивного нагревателя и в качестве датчика температуры. Согласно первому аспекту настоящего изобретения, также предложен нагреватель для использования в электронагреваемой курительной системе, где нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. Согласно первому аспекту настоящего изобретения также предложено использование нагревателя в электронагреваемой курительной системе, где нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, причем одна или более электропроводящих дорожек имеют такой температурный коэффициент характеристик сопротивления, что одна или более электропроводящих дорожек могут действовать одновременно в качестве резистивного нагревателя и в качестве датчика температуры. Используя нагреватель, включающий электропроводящие дорожки на электроизолирующей подложке, которые могут действовать одновременно в качестве нагревателя и в качестве датчика температуры, можно уменьшить число и размер компонентов, требуемых в электронагреваемой курительной системе. Это позволяет уменьшить размер электронагреваемой курительной системы. Кроме того, электроизолирующая подложка может быть очень тонкой, обеспечивая дополнительное уменьшение размера. Кроме того, некоторые или все из необходимых электронных компонентов, проводников и соединений можно установить на одну электроизолирующую подложку в качестве нагревателя. Кроме того, нагреватель можно изготавливать более непосредственно и экономично, чем некоторые нагреватели предшествующего уровня техники, в которых требуется, чтобы каждый нагревательный элемент был изготовлен индивидуально. Конструкция нагревателя допускает значительную степень гибкости: электропроводящие дорожки можно расположить на электроизолирующей подложке желательным образом, чтобы получить желательное распределение тепла. Предпочтительно электронагреваемая курительная система дополнительно включает электронные схемы, установленные для регулирования электроэнергии от источника электроэнергии по меньшей мере для одного нагревателя. Предпочтительно источник электроэнергии подает электроэнергию по меньшей мере для одного нагревателя в зависимости от температуры, измеряемой на одной или более электропроводящих дорожек, и желательной температуры. Другими словами, обеспечивается обратная связь, которая позволяет источнику электроэнергии поддерживать нагреватель и образующий аэрозоль субстрат при определенной желательной температуре. Это достигается без необходимости отдельного датчика температуры. Предпочтительно электронагреваемая курительная система включает электронные схемы, установленные для этой цели. Предпочтительно желательная температура представляет собой температуру, при которой нагреватель нагревает, но не сжигает образующий аэрозоль субстрат. Предпочтительно электронагреваемая курительная система дополнительно включает теплоизоляционный материал для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя. Теплоизоляционный материал может изолировать материал с наружной поверхности электронагреваемой курительной системы. Предпочтительно нагреватель содержит часть электроизолирующей подложки, на которой находится теплоизоляционная и/или отражательная структура. Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено электронагреваемая курительная система для содержания образующего аэрозоль субстрата, содержащая по меньшей мере один нагреватель для нагревания субстрата с образованием аэрозоля, по меньшей мере один нагреватель, включающий одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке; источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя и теплоизоляционный материал для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя. Согласно второму аспекту настоящего изобретения также предложен теплоизоляционный материал для использования в электронагреваемой курительной системе, содержащей нагреватель, включающий одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. Согласно второму аспекту настоящего изобретения также предложено использование теплоизоляционного материала в электронагреваемой курительной системе, содержащей нагреватель, включающий одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. Теплоизоляционный материал уменьшает тепловые потери от нагревателя и также защищает от горения пользователя, применяющего электронагреваемую курительную систему. Теплоизоляционный материал предпочтительно расположен вокруг образующего аэрозоль субстрата таким образом, чтобы обеспечить наибольшую теплоизоляцию. Теплоизоляционный материал должен представлять собой материал, который не разрушается при высоких температурах, достигаемых в электронагреваемой курительной системе. Не все теплоизоляционные материалы будут подходящими. Предпочтительно теплоизоляционный материал включает металл или другой негорючий материал. В одном примере металл представляет собой золото. В другом примере металл представляет собой серебро. Металл обладает преимуществом того, что он может отражать тепло обратно в электронагреваемая курительная система. Предпочтительно теплоизоляционный материал включает множество воздушных полостей. Воздушные полости расположены в регулярном порядке. В одном предпочтительном варианте осуществления воздушные полости имеют шестиугольную форму и образуют сотовую структуру. Теплоизоляционный материал можно расположить на электроизолирующей подложке в дополнение к электропроводящим дорожкам. Это позволяет изготавливать электропроводящие дорожки и теплоизоляционный материал как единый элемент. В некоторых способах изготовления электропроводящие дорожки и теплоизоляционный материал можно изготавливать в рамках одного процесса. В качестве альтернативы теплоизоляционный материал можно устанавливать в электронагреваемой курительной системе как отдельный элемент. Как и в первом аспекте настоящего изобретения, электроизолирующая подложка может быть очень тонкой, обеспечивая уменьшение размера. Кроме того, некоторые или все из необходимых электронных компонентов, проводников и соединений можно установить на одну электроизолирующую подложку в качестве нагревателя. Кроме того, нагреватель можно изготавливать более непосредственно и экономично, чем некоторые нагреватели предшествующего уровня техники, для которых требуется индивидуальное изготовление каждого нагревательного элемента. Конструкция нагревателя допускает значительную степень гибкости: электропроводящие дорожки можно непосредственно расположить на электроизолирующей подложке желательным образом, чтобы получить желательное распределение тепла. Предпочтительно электронагреваемая курительная система дополнительно включает электронные схемы, установленные для регулирования электроэнергии от источника электроэнергии по меньшей мере для одного нагревателя. Предпочтительно источник электроэнергии подает электроэнергию по меньшей мере для одного нагревателя в зависимости от желательной температуры. Предпочтительно электронагреваемая курительная система включает электронные схемы, установленные для этой цели. Предпочтительно желательная температура представляет собой температуру, при которой нагреватель нагревает, но не сжигает образующий аэрозоль субстрат. Предпочтительно одна или более электропроводящих дорожек имеют такой температурный коэффициент характеристик сопротивления, что одна или более электропроводящих дорожек могут действовать в качестве резистивных нагревателей и в качестве датчика температуры. В одном варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения одна или более электропроводящих дорожек включают множество частей, причем каждая часть является отдельно подключаемой к источнику электроэнергии. Это обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, это позволяет нагревать различные части в течение различных периодов времени, что может расширять возможности курения в зависимости от природы образующего аэрозоль субстрата. Во-вторых, это позволяет нагревать различные части при различных температурах, что способно также расширять возможности курения, в зависимости от природы образующего аэрозоль субстрата. В-третьих, это позволяет активировать определенную часть нагревателя в любое время. Это позволяет нагревать только часть образующего аэрозоль субстрата в любое время. Это может иметь преимущество, поскольку означает, что каждую часть образующего аэрозоль субстрата можно нагревать только один раз и не нагревать повторно. В одном варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения электропроводящая дорожка или дорожки включают единственную дорожку электропроводного материала. Первый конец единственной дорожки присоединяется к источнику электроэнергии, и второй конец единственной дорожки присоединяется к источнику электроэнергии. В таком случае источник электроэнергии может также присоединяться к одной или более центральным секциям единственной дорожки, создавая множество частей, причем каждая часть является отдельно подключаемой к источнику электроэнергии. В другом варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения электропроводящая дорожка или дорожки включают множество дорожек электропроводного материала, причем каждая дорожка отдельно присоединяется к источнику электроэнергии. В обоих аспектах настоящего изобретения электропроводящие дорожки расположены на электроизолирующей подложке, образуя наиболее подходящую конфигурацию для нагревания образующего аэрозоль субстрата. Возможно любое число конфигураций. В первом варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения электроизолирующая подложка является жесткой и расположена для введения в образующий аэрозоль субстрат. Если электроизолирующая подложка имеет соответствующий размер и является жесткой, ее можно вставлять непосредственно в образующий аэрозоль субстрат. Электроизолирующую подложку можно армировать каким-либо способом, чтобы обеспечить достаточную жесткость. В таком случае, если присутствует теплоизоляционный материал, его можно использовать для окружения образующего аэрозоль субстрата. Во втором варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения электроизолирующая подложка является трубчатой, и одна или более электропроводящих дорожек расположены на внутренней поверхности трубчатой электроизолирующей подложки. Такое устройство можно использовать в качестве внешнего нагревателя. Внешний нагреватель можно использовать для окружения или частичного окружения образующего аэрозоль субстрата. В одном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат является твердым и принимает форму цилиндрической пробки. В таком случае предпочтительно, чтобы внутренний диаметр внешнего нагревателя был такого же размера или незначительно больше,чем внешний диаметр образующей аэрозоль пробки. Во втором варианте осуществления, если присутствует теплоизоляционный материал, его можно использовать, чтобы окружить образующий аэрозоль субстрат и внешний нагреватель. Теплоизоляционный материал можно расположить на электроизолирующей подложке, и внешний нагреватель можно изготовить путем свертывания электроизолирующей подложки, таким образом, чтобы электропроводящие дорожки были направлены внутрь трубки, и теплоизоляционный материал был направлен наружу из трубки. В третьем варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения электроизолирующая подложка является трубчатой, и одна или более электропроводящих дорожек расположены на внешней поверхности трубчатой электроизолирующей подложки. Такое устройство можно использовать в качестве внутреннего нагревателя. Внутренний нагреватель можно вставлять в образующий аэрозоль субстрат. В одном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат является твердым и представляет собой полую трубку образующего аэрозоль субстрата. В таком случае предпочтительно, чтобы внешний диаметр внутреннего нагревателя был такого же размера или незначительно меньше, чем внутренний диаметр трубки образующего аэрозоль субстрата. В таком случае если присутствует теплоизоляционный материал, его можно использовать, чтобы окружить образующий аэрозоль субстрат. В обоих аспектах настоящего изобретения по меньшей мере один нагреватель может включать концевой нагреватель для нагревания конца образующего аэрозоля субстрата, причем концевой нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. В одном варианте осуществления концевой нагреватель содержит спиральную электропроводную дорожку на круглой или практически круглой электроизолирующей подложке. В обоих аспектах настоящего изобретения электропроводящие дорожки предпочтительно включают электрорезистивный материал. Предпочтительнее электропроводящие дорожки являются металлическими. Наиболее предпочтительно электропроводящие дорожки включают один или более из следующих материалов: серебро, платина, медь, никель и палладий. Возможны и другие материалы, например "электропроводящие" керамические материалы (такие как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит,металлические сплавы и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут включать легированные или нелегированные керамические материалы. Примеры подходящих легированных керамических материалов включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов, помимо тех которые перечислены выше,включают титан, цирконий и тантал. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, содержащие никель, кобальт, хром, алюминий, титан, цирконий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, олово, галлий, марганец и железо сплавы, а также сверхпрочные сплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal и сплавы на основе железа, марганца и алюминий. Timetal представляет собой зарегистрированный товарный знак фирмы Titanium Metals Corporation (дом 1999, Бродвей, помещение 4300, Денвер, штат Колорадо, США). В композитных материалах электрорезистивный материал может быть необязательно погружен, инкапсулирован или покрыт изолирующим материалом, или наоборот, в зависимости от кинетики передачи энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. В обоих аспектах настоящего изобретения электропроводящие дорожки могут быть покрыты защитным слоем. Электропроводящие дорожки можно покрывать один или более из следующих материалов: золото, никель и стекло. Покрытые электропроводящие дорожки могут иметь преимущество, если электропроводящие дорожки включают материал, который легко окисляется или подвергается коррозии каким-либо образом. В обоих аспектах настоящего изобретения электроизолирующая подложка предпочтительно включает один или более из следующих материалов: бумагу, стекло, керамический материал, анодированный металл, покрытый металл и полиимид. Керамический материал может включать слюду, оксид алюминия(Al2O3) или диоксид циркония (ZrO2). Можно использовать и другие подходящие материалы. В первом варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения по меньшей мере один нагреватель получают изготовлением электроизолирующей подложки; осаждением электропроводной пасты на электроизолирующую подложку, используя трафарет для определения формы электропроводной пасты; и сушкой электропроводной пасты для получения электропроводящих дорожек. В указанном первом варианте осуществления электроизолирующая подложка может представлять собой любой подходящий электроизолирующий материал, но она предпочтительно представляет собой керамический или анодированный металл. В указанном первом варианте осуществления электропроводящая паста может представлять собой любую подходящую пасту, но предпочтительно включает металлические частицы. Металл может представлять собой серебро. Электропроводящая паста может также включать связующие материалы и пластификаторы. Во втором варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения по меньшей мере один нагреватель получают изготовлением электроизолирующей подложки; покрытием практически всей поверхности электроизолирующей подложки электропроводящим материалом; защитой частей электропроводного материала трафаретом, определяющим форму электропроводного материала; и удалением незащищенных частей электропроводного материала. В указанном втором варианте осуществления электроизолирующая подложка может представлять собой любой подходящий электроизолирующий материал, но она предпочтительно представляет собой полиимид. В указанном втором варианте осуществления электропроводящий материал может представлять собой любой подходящий материал, но предпочтительно включает металлические сплавы. Металл может представлять собой медь. На электропроводящие дорожки можно наносить один или более защитных слоев. В одном варианте осуществления медные электропроводящие дорожки покрыты первым слоем из никеля и вторым слоем из золота. В третьем варианте осуществления любого аспекта настоящего изобретения по меньшей мере один нагреватель получают изготовлением электроизолирующей подложки; нанесением на электроизолирующую подложку металлической пленки; покрытием металлической пленки слоем фоторезистивного материала; защитой частей фоторезистивного материала трафаретом, определяющим форму электропроводной пасты; удалением незащищенных частей фоторезистивного материала с помощью источника света и химических реагентов (экспонированный фоторезистивный материал растворяется в определенном раствор); удалением частей металлической пленки, которые не защищены фоторезистивным материалом; и удаление остального фоторезистивного материала для открытия металлической пленки в виде электропроводной дорожки. В указанном третьем варианте осуществления электроизолирующая подложка может представлять собой любой подходящий электроизолирующий материал, но она предпочтительно представляет собой керамический материал. Наиболее предпочтительно подложка состоит из оксида алюминия (Al2O3) или диоксида циркония (ZrO2). В указанном третьем варианте осуществления металлическая пленка может представлять собой любую подходящую металлическую пленку, но она предпочтительно представляет собой платиновую пленку. На электропроводящие дорожки можно наносить один или более защитных слоев. В одном варианте осуществления электропроводящие дорожки покрыты слоем стекла. В обоих аспектах настоящего изобретения образующий аэрозоль субстрат предпочтительно включает табакосодержащий материал, который включает летучие имеющие запах табака соединения, которые выделяются с образующего аэрозоль субстрата при нагревании. В качестве альтернативы образующий аэрозоль субстрат может включать нетабачный материал. В обоих аспектах настоящего изобретения предпочтительно образующий аэрозоль субстрат дополнительно включает способствующий образованию аэрозоля материал. Примеры подходящих образующих аэрозоль материалов представляют собой глицерин и пропиленгликоль. В обоих аспектах настоящего изобретения образующий аэрозоль субстрат предпочтительно представляет собой твердое вещество. В предпочтительном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат представляет собой трубку, имеющую полость для содержания по меньшей мере одного нагревателя. Твердое вещество может включать, например, одну или более из следующих форм: порошок,гранулы, шарики, отрезки, трубочки, полоски или листы, содержащие один или более из следующих материалов: лист лекарственного растения, табачный лист, фрагменты жилок табачного листа, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и содержащий наполнитель табак. Твердое вещество может иметь насыпную форму, или оно может содержаться в подходящем контейнере или картридже. Необязательно твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие придающие аромат соединения, которые выделяются при нагревании субстрата. В обоих аспектах настоящего изобретения твердый образующий аэрозоль субстрат может необязательно содержаться или помещаться в термоустойчивом носителе. В предпочтительном варианте осуще-4 022838 ствления носитель представляет собой трубчатой носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата,осажденного на его внутренней поверхности или на его внешней поверхности или одновременно на его внутренней и внешней поверхностях. Указанный трубчатый носитель может состоять, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканой пленки из углеродного волокна, легковесного металлического сетчатого экрана, перфорированной металлической фольги или любой другой термически устойчивой полимерной матрицы. В качестве альтернативы носитель может принимать форму порошка, гранул, шариков, отрезков, трубочек,полосок или листов. В обоих аспектах настоящего изобретения твердый образующий аэрозоль субстрат можно осаждать на поверхность носителя в виде, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат можно осаждать на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, его можно осаждать, используя трафарет, чтобы обеспечить неравномерное выделение аромата во время использования. В обоих аспектах настоящего изобретения в качестве альтернативы носитель может представлять собой нетканый материал или пучок волокон, в который внедрены табачные компоненты. Нетканый материал или пучок волокон может включать, например, углеродные волокна, волокна из натуральной целлюлозы или волокна из производных целлюлозы. В обоих аспектах настоящего изобретения в качестве альтернативы образующий аэрозоль субстрат может представлять собой жидкое вещество. Если используют жидкий образующий аэрозоль субстрат,электронагреваемая курительная система предпочтительно включает средство удержания жидкости. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в контейнере. В качестве альтернативы или дополнения, жидкий образующий аэрозоль субстрат можно абсорбировать в пористом материале-носителе. Пористый материал-носитель можно изготавливать в виде любой пробки или коробки,содержащей абсорбент, например, пенометалл или пластмассовый материал, полипропилен, териленовые или нейлоновые волокна или керамический материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат можно удерживать в пористом материале-носителе перед использованием электронагреваемой курительной системы, или, в качестве альтернативы, жидкий образующий аэрозоль субстрат может выделяться в пористый материал-носитель во время или непосредственно до использования. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть заключено в капсулу. Оболочка капсулы предпочтительно плавится при нагревании и выделяет жидкий образующий аэрозоль субстрат в пористый материал-носитель. Капсула может необязательно содержать твердое вещество в сочетании с жидкостью. Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой жидкий образующий аэрозоль субстрат,электронагреваемая курительная система может дополнительно включать приспособление для единовременного нагревания небольшого количества жидкости. Приспособление для единовременного нагревания небольшого количество жидкости может включать, например, проток для жидкости, который соединен с жидким веществом. Жидкий образующий аэрозоль субстрат обычно нагнетается в проток для жидкости под действием капиллярных сил. По меньшей мере один нагреватель предпочтительно установлен таким образом, чтобы во время использования нагревалось и испарялось только небольшое количество жидкого образующего аэрозоль субстрата внутри протока для жидкости, а не жидкость внутри контейнера. В качестве альтернативы или дополнения, если образующий аэрозоль субстрат представляет собой жидкий образующий аэрозоль субстрат, электронагреваемая курительная система может дополнительно включать распылитель, находящийся в контакте с источником жидкого образующего аэрозоль субстрата и включающий по меньшей мере один нагреватель. Помимо нагревателя, распылитель может включать один или более электромеханических элементов, таких как пьезоэлектрические элементы. Дополнительно или в качестве альтернативы, распылитель может также включать элементы, в которых использованы электростатические, электромагнитные или пневматические эффекты. Электронагреваемая курительная система может дополнительно включать конденсационную камеру. В обоих аспектах настоящего изобретения образующий аэрозоль субстрат может, в качестве альтернативы, представлять собой другие виды образующих аэрозоли субстратов, например, газообразний образующий аэрозоль субстрат, или любая комбинация различных типов образующих аэрозоли субстратов. В обоих аспектах настоящего изобретения во время применения образующий аэрозоль субстрат может полностью содержаться в электронагреваемой курительной системе. В таком случае пользователь может затягиваться через мундштук электронагреваемой курительной системы. В качестве альтернативы, во время применения образующий аэрозоль субстрат может частично содержаться в электронагреваемой курительной системе. В таком случае образующий аэрозоль субстрат может составлять часть отдельного предмета, и пользователь может затягиваться непосредственно через отдельный предмет. В обоих аспектах настоящего изобретения электронагреваемая курительная система может дополнительно включать датчик для определения потока воздуха, показывающего, что пользователь делает затяжку. В данном варианте осуществления датчик предпочтительно соединен с источником электроэнергии, и устройство предназначено для подачи энергии по меньшей мере на один нагреватель, когда датчик определяет, что пользователь делает затяжку. В качестве альтернативы устройство может дополнительно включать управляемый вручную переключатель, чтобы пользователь мог сделать затяжку. В обоих аспектах настоящего изобретения предпочтительно электронагреваемая курительная система дополнительно включает корпус, предназначенный для содержания образующего аэрозоль субстрата и приспособленный для его сжатия пользователем. Корпус предпочтительно содержит по меньшей мере один нагреватель, источник электроэнергии и любые другие компоненты, требуемые для устройства, такие как электронные схемы. В одном варианте осуществления корпус включает оболочку и сменный мундштук. В обоих аспектах настоящего изобретения в одном предпочтительном варианте осуществления источник электроэнергии представляет собой источник питания постоянного тока. В одном варианте осуществления источник электроэнергии представляет собой литий-ионную батарею. В качестве альтернативы, источник электроэнергии может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никелькадмиевую батарею или литий-фосфатную батарею. Отличительные признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, можно также применять к другому аспекту настоящего изобретения. В частности, отличительные признаки и преимущества одной или более электропроводящих дорожек, действующих одновременно в качестве резистивного нагревателя и в качестве датчика температуры, которые описаны по отношению к первому аспекту настоящего изобретения, могут также быть применимы ко второму аспекту настоящего изобретения. Отличительные признаки и преимущества теплоизоляционного материала, описанные по отношению к первому аспекту настоящего изобретения, могут также быть применимы ко второму аспекту настоящего изобретения. Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с использованием лишь в качестве примера сопровождающих чертежей, на которых фиг. 1a-d представляют первый вариант осуществления способа изготовления нагревателя для электрической курительной системы; фиг. 2 а-е представляют второй вариант осуществления способа изготовления нагревателя для электрической курительной системы; фиг. 3a-f представляют третий вариант осуществления способа изготовления нагревателя для электрической курительной системы; фиг. 4 представляет первый вариант осуществления нагревателя для использования в электронагреваемой курительной системе; и фиг. 5a и b представляют второй вариант осуществления нагревателя для использования в электронагреваемой курительной системе. Как обсуждалось выше, настоящее изобретение предлагает электронагреваемую курительную систему, включающую нагреватель. нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. Нагреватель можно производить, используя ряд различных способов изготовления. Фиг. 1a-d представляют первый способ изготовления. Фиг. 2 а-d представляют второй способ изготовления. Фиг. 3 а-d представляют третий способ изготовления. Фиг. 1a-d представляют способ изготовления, использующий технологию аналогично той, которую используют в трафаретной печати. Этот способ изготовления можно использовать с первым или вторым аспектом настоящего изобретения. Согласно фиг. 1 а, сначала изготавливают электроизолирующую подложку 101. Электроизолирующая подложка может включать любой подходящий электроизолирующий материал, например, но не ограничиваясь этим, керамический материал, такой как слюда, стекло или бумагу. В качестве альтернативы электроизолирующая подложка может включать электрический проводник, который изолирован от электропроводящих дорожек (изготовлен, как на фиг. 1b, и обсуждается ниже), например, путем окисления и/или анодирования его поверхности. Один пример представляет собой анодированный алюминий. В качестве альтернативы электроизолирующая подложка может включать электрический проводник, на который нанесено промежуточное покрытие, так называемая глазурь. В таком случае глазурь выполняет две функции: электрически изолировать подложку от электропроводящих дорожек и уменьшить сгибание подложки. Складки, существующие на электроизолирующей подложке, могут приводить к трещинам в электропроводной пасте (нанесена, как на фиг. 1b, и обсуждается ниже), образуя дефектные резисторы. Согласно фиг. 1, электроизолирующая подложка надежно закреплена, например, с помощью вакуума, когда металлическую пасту 105 наносят на электроизолирующую подложку, используя вырез 107. Можно использовать любую подходящую металлическую пасту, но в одном примере металлическая паста представляет собой серебряную пасту. В одном особенно предпочтительном примере паста включает 20-30% связующих материалов и пластификаторов и 70-80% частиц металла, как правило, частиц серебра. Вырез 107 создает трафарет для желательных электропроводящих дорожек. После того, как металлической пастой 105 покрывают электроизолирующую подложку 101, электроизолирующую подложку и пасту подвергают обжигу, например, в печи для спекания. На первой стадии обжига при температуре 200-400 С выгорают органические связующие материалы и растворители. На второй стадии обжига при температуре 350-500 С спекаются частицы металла. Согласно фиг. 1 с, в результате получается электроизолирующая подложка 101, на которой находится электропроводящая дорожка или дорожки 103. Электропроводящая дорожка или дорожки включает нагревательные резисторы и необходимые контактные площадки. Наконец, получают электроизолирующую подложку 101 и электропроводящие дорожки 103 соответствующей формы для использования в качестве нагревателя в электронагреваемой курительной системе. Согласно фиг. 1d, электроизолирующую подложку 101 можно сворачивать в виде трубки, таким образом, что электропроводящие дорожки находятся на внутренней стороне электроизолирующей подложки (фиг. 1d (i. В таком случае трубка может функционировать в качестве внешнего нагревателя для твердой пробки образующего аэрозоль материала. Внутренний диаметр трубки может быть таким же или незначительно больше, чем диаметр образующей аэрозоль пробки. В качестве альтернативы электроизолирующую подложку 101 можно сворачивать в виде трубки, таким образом, что электропроводящие дорожки находятся на внешней поверхности электроизолирующей подложки (фиг. 1d (ii. В таком случае трубка может функционировать в качестве внутреннего нагревателя и ее можно вставлять непосредственно в образующий аэрозоль субстрат. Это устройство может хорошо работать, когда образующий аэрозоль субстрат принимает форму трубки табачного материала, например, такого как табачная масса. В таком случае внешний диаметр трубки может быть таким же или незначительно меньше, чем внутренний диаметр трубки образующего аэрозоль субстрата. В качестве альтернативы, если электроизолирующая подложка является достаточно жесткой, или она армирована каким-либо способом, некоторые или все электроизолирующие подложки и электропроводящие дорожки можно использовать непосредственно в качестве внутреннего нагревателя (фиг. 1d (iii путем простой вставки электроизолирующей подложки и электропроводящих дорожек непосредственно в образующий аэрозоль субстрат. Фиг. 2 а-2 е представляют второй способ изготовления нагревателя для электронагреваемой курительной системы. Этот способ изготовления можно использовать согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения. Данный способ изготовления основан на технологии производства печатных плат (РСВ). Согласно фиг. 2 а, сначала изготавливают электроизолирующую подложку 201. И в этом случае электроизолирующая подложка может включать любой подходящий электроизолирующий материал. В данном примере электроизолирующая подложка 201 включает полиимид. Согласно фиг. 2b на второй стадии металлической фольгой 205 покрывают практически всю электроизолирующую подложку 201. Это можно осуществлять способом ламинирования или физического осаждения из паровой фазы (PVD), после чего следует гальваническое армирование. Можно использовать любой подходящий металл, но в одном примере металлическая фольга состоит из меди. Преимущество меди заключается в том, что она имеет высокий температурный коэффициент сопротивления. Это может означать, что можно относительно просто использовать электропроводящие дорожки в качестве датчика температуры, а также в качестве нагревателя. Это более подробно обсуждается ниже. Однако можно использовать другие металлы, например, но не ограничиваясь этим, никель или платину. После того, как металлическая фольга 205 нанесена на электроизолирующую подложку, ненужные области меди удаляют субтрактивным способом. Согласно фиг. 2 с, как правило, используют трафарет 207 в сочетании с химическим травлением, где медь растворяется во всех областях, которые не защищены трафаретом. Так получают устройство, представленное на фиг. 2 с, которое включает электроизолирующую подложку 201 с электропроводящими областями 209. Согласно фиг. 2d, на электропроводящие области 209 можно затем наносить гальваническое покрытие. Фиг. 2d представляет для простоты единственную электропроводную область 209. Гальваническое покрытие имеет преимущество в случае использования меди, потому что медь быстро окисляется. Может оказаться затруднительной пайка меди для получения необходимых соединений, если уже образовался оксидный слой. В данном примере на электропроводящие области 209 гальванически наносят двойной слой, включающий первый слой 211 никеля, за которым следует второй слой 213 золота. В результате получают электроизолирующую подложку 201, на которой находится электропроводящая дорожка или дорожки 203. Электропроводящая дорожка или дорожки включает нагревательные резисторы и необходимые контактные площадки. Наконец, получают электроизолирующую подложку 201 и электропроводящие дорожки 203 соответствующей формы для использования в качестве нагревателя электронагреваемой курительной системы. Согласно фиг. 2 е, электроизолирующую подложку 201 можно сворачивать в виде трубки, таким образом, что электропроводящие дорожки находятся на внутренней стороне электроизолирующей подложки (фиг. 2 е (i. В таком случае может функционировать в качестве внешнего нагревателя для образующего аэрозоль субстрата. В качестве альтернативы, электроизолирующую подложку 2 01 можно сворачивать в виде трубки, таким образом, что электропроводящие дорожки находятся на внешней поверхности электроизолирующей подложки (фиг. 2 е (ii. В таком случае трубка может функционировать в качестве внутреннего нагревателя, и ее можно вставлять непосредственно в образующий аэрозоль субстрат. В качестве альтернативы, если электроизолирующая подложка является достаточно жесткой, или она армирована каким-либо способом, некоторые или все электроизолирующей подложки и электропроводящие дорожки можно использовать в качестве внутреннего нагревателя (фиг. 2 е (iii путем простой вставки электроизолирующей подложки и электропроводящих дорожек непосредственно в образующий аэрозоль субстрат. Следует отметить, что способ, описанный со ссылкой на фиг. 2 а-е, можно также использовать для образования дополнительного теплоизоляционного отражательного слоя. Это будет обсуждено ниже более подробно. Фиг. 3a-f представляют третий способ изготовления нагревателя для электронагреваемой курительной системы. Данный способ изготовления можно использовать согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения. Этот способ изготовления основан на технологии фотолитографии Согласно фиг. 3 а, получают первую электроизолирующую подложку 301. И в этом случае электроизолирующая подложка может включать любой подходящий электроизолирующий материал. В данном примере электроизолирующая подложка 301 включает плотный керамический материал, например, но не ограничиваясь этим, оксид алюминия (Al2O3) или диоксид циркония (ZrO2). Согласно фиг. 3b, получают структурированную металлическую пленку 305 на электроизолирующей подложке 301. Можно использовать любой подходящий металл, но в данном примере металлическая пленка состоит из платины. Согласно фиг. 3 с, затем наносят слой фоторезиста 307 на металлическую пленку 305. Слой фоторезиста можно наносить, используя любую подходящую технологию, например, но не ограничиваясь этим,покрытие, получаемое методом центрифугирования. Согласно фиг. 3d, ненужные области фоторезиста удаляют. Это обеспечивают, используя трафарет 309 и экспонируя фоторезист при интенсивном облучении от источника света 311. В экспонированных областях фоторезиста происходит химическое изменение, которое позволяет затем удалять данные области, используя химический реагент, так называемый проявитель. Когда фоторезист удаляют с незащищенных областей, металлическая пленка 305 подвергается влажному или сухому травлению. Так металлическая пленка растворяется во всех областях, которые не защищены фоторезистом. После вытравливания металла оставшийся фоторезист удаляют с помощью растворителя. В результате этого получают устройство, представленное на фиг. 3 е, которое включает электроизолирующую подложку 301 с электропроводящими областями 313. Согласно фиг. 3f в конце на электроизолирующую подложку 301 и электропроводящие области 313 можно необязательно наносить пассивирующий слой 315, чтобы предотвратить коррозию или окисление электропроводящих областей. В данном примере пассивирующий слой представляет собой стеклянный слой. В результате получается электроизолирующая подложка 301, на которой находится электропроводящая дорожка или дорожки 303. Электропроводящая дорожка или дорожки включает нагревательные резисторы и необходимые контактные площадки. Данный нагреватель можно устанавливать в электронагреваемой курительной системе, используя специальную рамку, например, металлическую скобку, или нагреватель может представлять собой неотъемлемую часть монолитного керамического основания, расположенного в электронагреваемой курительной системе. Фиг. 4 и 5 а и b представляют два альтернативных варианта осуществления нагревателя согласно настоящему изобретению. Фиг. 4 представляет первый вариант осуществления нагревателя для использования с образующим аэрозоль веществом. На фиг. 4 нагреватель 400 включает плоскую жесткую электроизолирующую подложку 401, на которой находятся электропроводящие дорожки 403. (Нагреватель может иметь вид, представленный на фиг. 1d (iii) или фиг. 2 е (iii).) Электропроводящие дорожки присоединяются к источнику электроэнергии (не показан) через соединения 405. Нагреватель 400 можно вставлять непосредственно в пробку образующего аэрозоль субстрата, показанного схематически под номером 407. Нагреватель, представленный на фиг. 4, можно использовать согласно первому или второму аспекту настоящего изобретения. Если электропроводящие дорожки имеют подходящий температурный коэффициент характеристик сопротивления, они могут действовать в качестве резистивных нагревателей, а также в качестве датчика температуры. Нагреватель можно объединять с теплоизоляционным материалом теплоизоляции по меньшей мере одного нагревателя с наружной поверхности электронагреваемой курительной системы, с которым его используют. Фиг. 5 а и 5b представляют второй вариант осуществления нагревателя. На фиг. 5 а и 5b нагреватель содержит электроизолирующую подложку 501. На первой части 509 электроизолирующей подложки расположены электропроводящие дорожки 503. Электропроводящие дорожки 503 присоединяются к источнику электроэнергии (не показан) через соединения 505. На второй части 511 электроизолирующей подложки 501 теплоизоляционная отражательная сотовая структура 507 находится на электроизолирующей подложке. Нагреватель на фиг. 5 а предназначен для сворачивания в трубку слева направо, таким образом, что часть 509 электроизолирующей подложки, содержащая электропроводящие дорожки, находится на внутренней поверхности, и часть 511 электроизолирующей подложки, содержащая теплоизоляционную сотовую структуру 507, находится на внешней поверхности. Предпочтительно теплоизоляционный материал также имеет высокие отражательные свойства. Полученный нагреватель схематически представлен на фиг. 5b. Затем сотовую структуру можно использовать для теплоизоляции нагревателя, и она предпочтительно является металлической. Нагреватель, представленный на фиг. 5b, можно использовать в качестве внешнего нагревателя с теплоизоляционной отражательной сотовой структурой 507 на внешней поверхности, таким образом, чтобы изолировать нагреватель с наружной поверхности электронагреваемой курительной системы, с которым его используют. Это уменьшает тепловые потери и также защищает руку пользователя от ожога. На фиг. 5 а и b теплоизоляционная отражательная сотовая структура представлена в качестве неотъемлемой части нагревателя. Однако в качестве альтернативы сотовую структуру можно изготавливать отдельно и использовать в электронагреваемой курительной системе как независимый элемент. Для внешнего нагревателя сотовую структуру можно обертывать вокруг электроизолирующей подложки и электропроводящих дорожек. Для внутреннего нагревателя сотовую структуру можно обертывать вокруг образующего аэрозоль субстрата. Кроме того, возможны альтернативные структурные конфигурации теплоизоляционного материала. Нагреватель, представленный на фиг. 5 а и b, можно также использовать в первом аспекте настоящего изобретения: если электропроводящие дорожки имеют подходящий температурный коэффициент характеристик сопротивления, они могут действовать в качестве резистивных нагревателей, а также в качестве датчика температуры. Как отмечено выше, способ изготовления, проиллюстрированный на фиг. 2 а-2 е, можно также использовать для создания сотовой структуры 507. Способом, аналогичным фиг. 2d, на отдельные области на электроизолирующей подложке можно наносить гальваническое покрытие. Если нижележащую область затем растворяют или удаляют другим способом, гальваническое покрытие будет образовывать воздушные полости, обеспечивающие теплоизоляцию. В предпочтительной конфигурации воздушные полости предусмотрены в сотовой структуре, но также предусмотрены и другие конфигурации. Кроме того, наибольшая теплоизоляция обеспечивается, когда используют несколько слоев теплоизоляционной структуры, например, путем сворачивания в рулон или укладывания стопкой нескольких слоев. Преимущественно гальваническое покрытие может включать только единственный слой золота. Золото является особенно полезным, поскольку оно будет также отражать тепло внутрь электронагреваемой курительной системы, дополнительно сокращая тепловые потери. В качестве альтернативы гальваническое покрытие может включать единственный слой другого металла, такого как серебро. В качестве альтернативы гальваническое покрытие может включать два слоя, аналогично тому, что представлено на фиг. 2d. Обеспечивается ряд преимуществ при использовании нагревателя, включающего электропроводящие дорожки, образованные на электроизолирующей подложке. Размер компонентов, требуемых в электронагреваемой курительной системе, можно уменьшить. Это позволяет уменьшить размер электронагреваемой курительной системы. Кроме того, электроизолирующая подложка может быть очень тонкой,допуская дополнительное уменьшение размера. Кроме того, некоторые или все из необходимых электронных компонентов, проводников и соединений можно установить на одну электроизолирующую подложку в качестве нагревателя. Кроме того, нагреватель можно изготавливать более непосредственно и экономично, чем некоторые нагреватели предшествующего уровня техники, для которых требуется индивидуальное изготовление каждого нагревательного элемента. Конструкция нагревателя допускает значительную степень гибкости: электропроводящие дорожки можно непосредственно расположить на электроизолирующей подложке желательным образом, чтобы получить желательное распределение тепла. Кроме того, полагая, что материал, используемый для электропроводящих дорожек, имеет соответствующий температурный коэффициент характеристик сопротивления, электропроводящие дорожки могут действовать одновременно в качестве резистивных нагревателей и в качестве датчика температуры. Это может дополнительно уменьшить размер электронагреваемой курительной системы, поскольку не потребуется отдельный датчик температуры. Далее это будет описано более подробно. Температурный коэффициент сопротивления представляет собой меру изменения сопротивления при данном изменении температуры. Общая формула задана выражением:R=R0(1+T),где R представляет собой сопротивление, R0 представляет собой сопротивление при данной температуре (обычно при 0 С), Т представляет собой температуру, и а представляет собой температурный коэффициент сопротивления. Температурная зависимость сопротивления проводников является практически линейной. В одном способе можно измерять напряжение и ток через электропроводную дорожку и вычислять сопротивление. Затем, полагая известность значений R0 и(оба из которых известны для данного материала), можно определить температуру. Другими словами, электропроводящая дорожка может действовать в качестве датчика температуры, а также в качестве резистивного нагревателя. Материал должен иметь обоснованно устойчивый температурный коэффициент сопротивления . Другими словами, он не должен значительно изменяться с течением времени или в определенных условиях. Кроме того, может иметь преимущество использование материала с большим значением температурного коэффициента сопротивления , поскольку это будет означать, что относительно небольшое изменение температуры приводит к большому изменению сопротивления. Материалы, имеющие большое значение , включают платину, никель и медь. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электронагреваемая курительная система для приема аэрозольобразующего субстрата, содержащая по меньшей мере один нагреватель для нагревания субстрата с образованием аэрозоля и источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя,при этом указанный по меньшей мере один нагреватель содержит множество электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, причем электроизолирующая подложка обладает жесткостью, достаточной для ее введения в аэрозольобразующий субстрат, причем электропроводящие дорожки имеют такую характеристику температурного коэффициента сопротивления, что обеспечивает возможность их использования одновременно и в качестве резистивного нагревателя, и в качестве датчика температуры. 2. Электронагреваемая курительная система по п.1, в которой источник электроэнергии подает электроэнергию к указанному по меньшей мере одному нагревателю в зависимости от температуры, измеряемой на одной или более электропроводящих дорожек, и желательной температуры. 3. Электронагреваемая курительная система по п.2, в которой желательная температура представляет собой температуру, при которой нагреватель нагревает, но не сжигает, образующий аэрозоль субстрат. 4. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, дополнительно включающая теплоизоляционный материал для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя. 5. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой указанная одна или более электропроводящих дорожек включают множество частей, причем каждая часть является отдельно подключаемой к источнику электроэнергии. 6. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой по меньшей мере один нагреватель содержит концевой нагреватель для нагревания конца аэрозольобразующего субстрата, причем концевой нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке. 7. Электронагреваемая курительная система по любому предшествующему пункту, в которой по меньшей мере одна из электропроводящих дорожек содержит один или более из следующих материалов: серебро, платина, медь, никель и палладий,покрыта одним или более из следующих материалов: золото, никель и стекло, и электроизолирующая подложка содержит один или более из следующих материалов: бумага, стекло, керамический материал, анодированный металл, покрытый металл и полиимид. 8. Нагреватель для использования в электронагреваемой курительной системе, содержащий множество электропроводящих дорожек на электроизолирующей подложке, при этом электроизолирующая подложка обладает жесткостью, достаточной для ее введения в аэрозольобразующий субстрат, причем электропроводящие дорожки имеют такую характеристику температурного коэффициента сопротивления, что обеспечивает возможность их использования одновременно и в качестве резистивного нагревателя, и в качестве датчика температуры.
МПК / Метки
МПК: A24F 47/00
Метки: система, курительная, электронагреваемая, нагревателем, улучшенным
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-22838-elektronagrevaemaya-kuritelnaya-sistema-s-uluchshennym-nagrevatelem.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Электронагреваемая курительная система с улучшенным нагревателем</a>
Предыдущий патент: Предмет одежды одноразового использования
Следующий патент: Бензимидазол-имидазольные производные
Случайный патент: Способ разработки сложноструктурных массивов при взрывной рудоподготовке