RU2742389C2 - Электронное генерирующее аэрозоль курительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электронному генерирующему аэрозоль курительному устройству. Электронное генерирующее аэрозоль курительное устройство содержит основную часть, содержащую полость для размещения образующего аэрозоль субстрата, нагреватель, расположенный в основной части и выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, размещенного в полости. По меньшей мере участок внутренней поверхности основной части, образующий указанную полость, представляет собой гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность. Область нагрева для образующего аэрозоль субстрата содержит трубчатый экстрактор, поверхность которого представляет собой гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность. Обеспечивается снижение накопления загрязнений и остатков на частях, вступающих в непосредственный контакт с веществами из нагреваемого табачного субстрата нагреваемой палочки. Обеспечивается возможность улучшения способности к манипулированию, рабочей характеристики и ощущений у пользователя вследствие наличия гидрофобных поверхностей устройства. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к электронным генерирующим аэрозоль курительным устройствам.

Известны различные курительные системы, в которых образующий аэрозоль субстрат нагревают с целью испарения веществ из указанного субстрата с образованием вдыхаемого аэрозоля. В некоторых системах нагревают заглушку из табачного материала с помощью нагревательного лезвия, вставляемого внутрь заглушки. Остатки, остающиеся на лезвии, а также отложения в канале потока могут влиять на ощущения от курения. В дополнение, очистка частей устройства зачастую невозможна или требует значительных усилий.

Существует необходимость в генерирующих аэрозоль устройствах с уменьшенным количеством остатков, в частности с уменьшенной потребностью в очистке частей устройства, подверженных воздействию образующего аэрозоль субстрата или его компонентов.

Согласно настоящему изобретению, предложено электронное генерирующее аэрозоль курительное устройство. Электронное курительное устройство содержит основную часть, содержащую область нагрева образующего аэрозоль субстрата, причем по меньшей мере участки внутренних поверхностей основной части, расположенные в области нагрева или дальше по ходу потока относительно области нагрева, представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

Электронное генерирующее аэрозоль курительное устройство согласно настоящему изобретению может содержать основную часть, содержащую область нагрева образующего аэрозоль субстрата, причем основная часть содержит: полость для размещения образующего аэрозоль субстрата; и нагреватель, расположенный в основной части и выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, размещенного в указанной полости. По меньшей мере участок внутренней поверхности основной части, образующий указанную полость в области нагрева, может представлять собой гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

Поверхности компонентов, которые вступают в контакт с аэрозолем или остатками аэрозоля или с нагретым образующим аэрозоль субстратом во время процесса курения, могут загрязняться этими веществами.

Благодаря наличию гидрофобных, предпочтительно сверхгидрофобных поверхностей, обеспечивается возможность предотвращения или уменьшения образования остатков и конденсации на этих поверхностях. Соответственно, обеспечивается возможность неосуществления или уменьшения объема очистки указанных частей генерирующего аэрозоль устройства. В дополнение, облегчается сама очистка вследствие того, что загрязнения, как правило, легко отстают от гидрофобных или сверхгидрофобных поверхностей.

В частности, в электронных курительных устройствах, содержащих нагревательное лезвие и экстракторную часть, внутрь которой вставляется табакосодержащий образующий аэрозоль субстрат, очистка может быть затруднена, например, вследствие хрупкости или ограниченной доступности элементов.

Благодаря отсутствию или уменьшенному присутствию остатков и побочных продуктов процесса нагрева и образования аэрозоля, например, в канале потока или дальше по ходу потока относительно области нагрева, обеспечивается также возможность достижения улучшенных ощущений от курения, а также более устойчивых и воспроизводимых ощущений от курения. Благодаря незагрязненному нагревателю, который находится в непосредственном контакте с аэрозолем или образующим аэрозоль субстратом, обеспечивается возможность поддержания рабочей характеристики нагревателя или заданного рабочего режима нагревателя.

В данном документе подразумевается, что канал потока включает любые поверхности генерирующего аэрозоль устройства, которые вступают в контакт с веществами нагретого образующего аэрозоль субстрата. Таким образом, он включает любые поверхности внутри устройства, вступающие в контакт с аэрозолем или с нагретым образующим аэрозоль субстратом и обычно расположенные в области нагрева и дальше по ходу потока относительно нее. Канал потока может, в частности, включать в себя, но без ограничения: область нагрева или участки области нагрева; канал потока в мундштуке; поверхности, образующие полость для размещения образующего аэрозоль субстрата, например табачной заглушки генерирующего аэрозоль изделия; внешнюю поверхность картриджа, заключающего в себе образующий аэрозоль субстрат, причем указанный картридж может представлять собой, например, неотъемлемую часть устройства или несменный картридж или, кроме того, повторно заправляемый картридж.

Гидрофобная или сверхгидрофобная поверхность может представлять собой гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие, нанесенное на по меньшей мере те участки внутренних поверхностей основной части, которые расположены в области нагрева или дальше по ходу потока относительно нее. Например, гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие может быть нанесено на внутреннюю поверхность канала воздушного потока, на по меньшей мере участки внешней поверхности нагревателя или на внутренние поверхности, образующие полость в основной части для размещения образующего аэрозоль субстрата, например нагреваемой палочки или табачной заглушки. Гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие может быть нанесено на поверхности или части существующего устройства, например, для улучшения его способности к очистке.

Гидрофобное покрытие может быть, например, неполярным и содержать, например, силан, фтороуглерод, фтористые соединения или акриловую кислоту. Неполярные или аполярные покрытия или поверхности определяются отсутствием любой локализованной электрической нагрузки.

Сверхгидрофобное покрытие может содержать, например, нанокомпозит оксида марганца и полистирола, нанокомпозит оксида цинка и полистирола, осажденный карбонат кальция, углеродные нанотрубки, или оно может представлять собой кремнеземное нанопокрытие.

Предпочтительно, гидрофобные покрытия выбирают, исходя из стабильности покрытия, для предотвращения порчи покрытия под действием температуры и для недопущения химических реакций, например, с табаком, жидкостью на основе никотина и аэрозолем, генерируемым в устройстве.

Покрытия могут наноситься на нижележащий материал основы способами, известными из уровня техники применительно к нанесению тонких пленок. Могут использоваться химические или физические способы нанесения. Например, гидрофобный материал может быть непосредственно напылен на поверхность покрываемого материала, или нанесение покрытия на покрываемый материал может быть осуществлено способом погружения. Более надежными способами обработки поверхности являются, например, физическое осаждение из паровой фазы (physical vapour deposition, PVD), химическое осаждение из паровой фазы (chemical vapour deposition, CVD), процессы золь-гель и другие процессы, подходящие для нанесения тонкопленочных покрытий.

Гидрофобная или сверхгидрофобная поверхность может представлять собой также микроструктурную или наноструктурную поверхность.

Сверхгидрофобная поверхность может представлять собой сочетание микроструктурной и наноструктурной поверхностей. Например, микроструктуры микроструктурной поверхности могут быть оснащены наноструктурами.

Микроструктурные поверхности могут иметь размеры структур в диапазоне от 1 микрометра до нескольких сотен микрометров, предпочтительно от 1 до 200 микрометров, более предпочтительно от 1 до 100 микрометров.

Наноструктурные поверхности могут иметь размеры структур от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Наноструктуры наноструктурных поверхностей имеют размеры, например, от 10 нм до 800 нм, предпочтительно от 50 нм до 500 нм, более предпочтительно от 100 нм до 300 нм.

Гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие может быть нанесено на микроструктурную и/или на наноструктурную поверхность.

Гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие, нанесенное на микро- или наноструктурную поверхность, может представлять собой любое из вышеуказанных гидрофобных или сверхгидрофобных покрытий.

Микро- или наноструктура может быть выполнена на гидрофобном или сверхгидрофобном покрытии.

Благодаря объединению структуры и покрытия, обеспечивается возможность объединения физических свойств структурированной поверхности с химическими свойствами покрытия. Таким образом обеспечивается возможность улучшения гидрофобного или сверхгидрофобного эффекта или его адаптации к конкретным веществам, подлежащим испарению с соответствующих поверхностей. Например, обеспечивается возможность адаптации поверхности таким образом, чтобы она была сверхгидрофобной в отношении конкретного размера капель аэрозоля или конкретной вязкости образующей аэрозоль жидкости, подлежащей аэрозолированию.

Химические свойства покрытий могут быть улучшены при создании микро- или наноструктуры поверхности. Это может иметь важное значение, если микро- или наноструктура, созданная на поверхности, связана с размером капель. Например, сверхгидрофобная поверхность может быть получена путем распределения искусственных неровностей с микрометрическими размерами на гидрофобной поверхности. Сверхгидрофобность достигается в случае, если капли жидкости остаются на вершинах указанных неровностей.

Гидрофобность или гидрофильность поверхности определяется углом θ контакта между каплей и плоской твердой поверхностью, на которой находится капля. Угол контакта представляет собой показатель смачиваемости поверхности под действием капли.

Гидрофобная поверхность имеет угол θ контакта более чем 90 градусов. Угол θ контакта гидрофобных поверхностей обычно составляет от 90 градусов до 120 градусов (капля приобретает сферичность). Угол контакта приблизительно 90 градусов представляет собой идеальный угол контакта для воды на поверхности, показывающий, что данная поверхность является водоотталкивающей, но все еще очищается с помощью воды.

Сверхгидрофобные поверхности характеризуются большим углом контакта и с трудом поддаются увлажнению с помощью воды.

Сверхгидрофобная поверхность имеет угол контакта более 150 градусов. Угол θ контпакта сверхгидрофобных поверхностей обычно составляет от 150 градусов до 180 градусов (капля приобретает высокую сферичность)

В отличие от гидрофобной поверхности, на гидрофильной поверхности капли воды растекаются вширь, и угол θ контакта очень мал. На этих поверхностях капли воды не перекатываются, а скользят.

В контексте данного документа термин «размер капель» используется для обозначения аэродинамического размера капель, представляющего собой размер сферической капли единичной плотности, которая опускается с такой же скоростью, что и рассматриваемая капля. В данной области техники для описания размера аэрозольных капель используется ряд параметров. Они включают в себя массовый медианный диаметр (mass median diameter, MMD) и массовый медианный аэродинамический диаметр (mass median aerodynamic diameter, MMAD). В контексте данного документа термин «массовый медианный диаметр (MMD)» используется для обозначения такого диаметра капли, относительно которого одна половина массы аэрозоля образована каплями меньшего диаметра, а другая половина ― каплями большего диаметра. В контексте данного документа термин «массовый медианный аэродинамический размер (MMAD)» используется для обозначения диаметра сферы единичной плотности, которая имеет такие же аэродинамические свойства, что и капля медианной массы из аэрозоля.

Массовый медианный аэродинамический диаметр (ММАД) капель, генерируемых курительным устройством согласно настоящему изобретению, может составлять от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 10 мкм, или ММАДможет составлять от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 5 мкм, например от 0,5 мкм до 3 мкм, в частности от 0,8 мкм до 1,2 мкм. ММАД капель может составлять не более 2,5 мкм. Требуемый размер капель, генерируемых курительным устройством согласно настоящему изобретению, может представлять собой любой ММАД, описанный выше. Требуемый размер капель (ММАД) может составлять не более чем 2,5 мкм.

Предпочтительно, образующая аэрозоль жидкость, используемая для генерирования аэрозоля в курительном устройстве согласно настоящему изобретению, имеет вязкость в диапазоне от 1 мПа⋅с до 200 мПа⋅с, предпочтительно от 1 мПа⋅с до 150 мПа⋅с, например от 80 мПа⋅с до 130 мПа⋅с.

Микроструктурные или наноструктурные поверхности могут быть изготовлены способами, известными из уровня техники применительно к изготовлению наноструктурных и микроструктурных поверхностей. Микроструктурные или наноструктурные поверхности могут быть изготовлены, например, путем микродробеструйной обработки, фемтосекундной лазерной обработки, микроплазменной обработки, фотолитографии или литографии по методу наноимпринтинга.

Микродробеструйная обработка представляет собой холодный рабочий процесс, модифицирующий свойства поверхности, например металлической или композитной поверхности. При микродробеструйной обработке поверхность подвергают ударной обработке дробью (круглыми частицами, изготовленными, например, из стеклянного, металлического или керамического материала), достаточной для создания пластической деформации. При этом каждая частица действует как молоточек с круглым бойком, так что поверхность пластически деформируется (в отличие от пескоструйной обработки, при которой происходит абразия). Микродробеструйная обработка является предпочтительной при изготовлении нерегулярных поверхностных структур, например при выполнении поверхности с микролунками. По сравнению с обычной дробеструйной обработкой, при микродробеструйной обработке используются меньшие размеры дроби и более высокая скорость дроби. Требуемые структуры при заданном материале и геометрии поверхности могут быть получены путем надлежащего выбора материала и размера дроби, а также интенсивности и площади дробеструйной обработки. Типовые размеры дроби для микродробеструйной обработки составляют от 0,03 мм до 0,5 мм. Предпочтительно, для обработки поверхностей курительных устройств используют дробь, содержащую частицы размером приблизительно 0,03 мм в диаметре.

С помощью фемтосекундной лазерной обработки обеспечивается возможность получения микро- и наноструктур за один шаг. Этот способ в целом подходит для всех материалов и легко адаптируется к требуемому размеру и рисунку структуры, которая должна быть получена. Возможно получение как нерегулярных, так и периодических структур. В частности, с помощью фемтосекундной лазерной обработки возможно получение наноструктур с размером несколько десятков или несколько сотен нанометров, например от 100 нм до 300 нм или менее, вплоть до 10 нм. Способ является бесконтактным и необязательно, но возможно осуществляется в специальных атмосферах. Микроструктуры, получаемые с помощью фемтосекундной лазерной обработки, предпочтительно находятся в более низком микрометрическом диапазоне, обычно в диапазоне от 1 микрометра до 20 микрометров.

Микроструктуры могут быть оснащены субмикронными и более мелкими микроструктурами или наноструктурами соответственно.

Микроплазменная обработка, по сравнению с обычной плазменной обработкой, имеет преимущество, состоящее в ограниченных размерах плазмы, находящихся в диапазоне от десятков до тысяч микрометров.

Плазменная обработка поверхности обеспечивает возможность не только осаждения или травления материала, но также и активации или химической модификации поверхности. Таким образом, микроплазменная обработка поверхности обеспечивает возможность выполнения структуры на поверхности и осуществления гидрофобизации конкретных материалов. Например, на стеклянной подложке может быть выполнен рисунок из гидрофобных фтороуглеродных полимеров.

Фотолитография как таковая представляет собой хорошо известный процесс, например, для образования структур на пластине, и дополнительно описана не будет. Аналогичным в целом процессом является литография по методу наноимпринтинга (nanoimprinting lithography, (NIL). Резист наносят на подложку в виде требуемого рисунка с помощью структурированного штампа. Структурированный резист может быть вытравлен и отвержден для получения готовой структуры. Вместо резиста возможно непосредственное выполнение прессовочного материала со структурой штампа. Благодаря природе полимер-полимерной контактной печати при литографии, эластичное состояние материала обеспечивает возможность изготовления микроструктур с размером вплоть до приблизительно 1 микрометра. Тем не менее, в зависимости от материала, например в случае аморфного металла, возможно получение наноструктур с размером вплоть до диапазона приблизительно от 20 до 100 нанометров.

Предпочтительно, гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности в устройстве согласно настоящему изобретению, в частности поверхности канала воздушного потока, содержат гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности, оптимизированные для вышеуказанных размеров капель аэрозоля.

В зависимости от конструкции устройства и того, в каком виде обеспечен образующий аэрозоль субстрат, например в виде образующей аэрозоль жидкости в резервуаре или в виде твердого табачного материала, разные части устройства или канала потока вступают в контакт с нагретым образующим аэрозоль субстратом, аэрозолем или другими испаряемыми или неиспаряемыми веществами из указанного образующего аэрозоль субстрата. Таким образом, разные части и элементы указанных устройств могут быть оснащены гидрофобными или сверхгидрофобными поверхностями.

Устройство может содержать отделение для хранения образующего аэрозоль субстрата. В таком отделении может непосредственно размещаться твердый образующий аэрозоль субстрат, или в нем может размещаться или содержаться картридж или резервуар. В случае непосредственного контакта с образующим аэрозоль субстратом или, возможно, в случае образования участка канала воздушного потока, направляющего испаряемые вещества к мундштучному концу устройства, стенки внутреннего отделения предпочтительно представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

Например, в устройствах, предназначенных для использования вместе с нагреваемой палочкой, которая обычно содержит образующий аэрозоль субстрат, заключающий в себе табачную заглушку, основная часть содержит полость для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву в указанной полости, или, возможно, также для размещения картриджа, вставляемого внутрь указанной полости. Полости в основных частях, предназначенные для размещения образующего аэрозоль субстрата, обычно находятся в непосредственном контакте с субстратом, в частности с нагреваемым субстратом и предпочтительно содержат гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность, образующую указанную полость. Такие полости обеспечивают возможность их более легкой очистки перед тем, как новый образующий аэрозоль субстрат будет вставлен в указанную полость.

Устройство для использования с нагреваемой палочкой дополнительно содержит нагреватель, расположенный в основной части и выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, размещенного в указанной полости. Предпочтительно, в этих устройствах по меньшей мере участки поверхностей, образующие указанную полость, представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

В устройствах с резистивным нагревом нагреватель может представлять собой нагревательное лезвие, проходящее внутрь полости. Нагреваемая палочка может быть введена внутрь полости устройства своим концом, заключающим в себе образующий аэрозоль субстрат, или табачным концом, и таким образом она может быть вставлена поверх нагревательного лезвия. Чтобы поддерживать устойчивые условия нагрева и курения для каждой новой нагреваемой палочки, нагревательное лезвие может содержать гидрофобную или сверхгидрофобную внешнюю поверхность.

Стенки указанной полости или основной части устройства в области нагрева, окружающей указанную полость, могут быть образованы одним или, предпочтительно, несколькими элементами. Эти элементы не только образуют полость для образующего аэрозоль субстрата, но они также могут образовывать канал воздушного потока внутри основной части, проходящий из окружающей среды до нагреваемого образующего аэрозоль субстрата. Внутренняя область указанной полости и указанный внешний канал воздушного потока могут сообщаться друг с другом по текучей среде, так что обеспечивается возможность прохождения испаряющихся веществ из полости внутрь внешнего канала воздушного потока и их оседания в нем.

Например, область нагрева может содержать трубчатый экстрактор, внутренняя и внешняя поверхности которого представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности. Таким образом, внутренняя поверхность экстрактора по существу задает размер полости.

В устройствах, в которых образующий аэрозоль субстрат присутствует в жидкой форме или в форме средства, заключающего в себе жидкость, например в форме картриджа или емкостной системы, конструкция устройства отличается, и пользователь осуществляет затяжку на мундштуке устройства.

В таких вариантах осуществления электронных курительных устройств основная часть содержит ближний конец и канал воздушного потока, проходящий внутри основной части от области нагрева до ближнего конца основной части. По меньшей мере участки канала воздушного потока могут содержать гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность. Нагреватель для нагрева образующего аэрозоль субстрата может представлять собой часть устройства и, соответственно, он также может содержать гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность. Тем не менее, нагреватель может быть выполнен как единое целое, например, с картриджем. Предпочтительно, в системах, в которых картридж является многоразовым, независимо от наличия или отсутствия нагревателя, внешняя сторона картриджа может содержать гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

Основная часть устройства может также содержать резервуар для хранения образующего аэрозоль субстрата. Внешняя поверхность такого резервуара или картриджа может быть оснащена гидрофобной или сверхгидрофобной поверхностью. Это средство особенно предпочтительно в случае, если резервуар представляет собой встроенный резервуар или многоразовый резервуар или, кроме того, в целом повторно заправляемый резервуар в виде картриджа или емкости. Хотя многоразовые картриджи зачастую представляют собой отдельные и разъемные части, независимые от устройства и имеющие гидрофобные внешние поверхности, очистка картриджей перед повторным использованием может не проводиться или быть упрощена.

Электронные курительные устройства могут содержать камеру для образования аэрозоля, в которой вещества, испаряющиеся из образующего аэрозоль субстрата, могут, например, охлаждаться и образовывать аэрозоль. Обычно такая камера для образования аэрозоля расположена дальше по ходу потока относительно области нагрева и, кроме того, обычно она расположена дальше по ходу потока относительно нагревателя, в целом независимо от способа нагрева образующего аэрозоль субстрата или от того, в каком состоянии и в какой форме обеспечен субстрат.

В тех вариантах осуществления устройства согласно настоящему изобретению, которые содержат камеру для образования аэрозоля, расположенную дальше по ходу потока относительно области нагрева, например в случае, если канал потока содержит камеру для образования аэрозоля, камера для образования аэрозоля предпочтительно содержит гидрофобную или сверхгидрофобную внутреннюю поверхность.

Нагреватели могут находиться в непосредственном контакте с образующим аэрозоль субстратом, или они могут быть установлены, например, в корпусе устройства и таким образом защищены стенками корпуса. Нагреватели могут представлять собой часть устройства, или они могут представлять собой часть картриджа. Предпочтительно, нагреватели представляют собой резистивные или индукционные нагреватели.

В устройствах, содержащих нагреватель, который находится в непосредственном контакте с образующим аэрозоль субстратом, поверхность нагревателя предпочтительно оснащена гидрофобной или сверхгидрофобной поверхностью, в частности, в случае, если нагреватель не является сменным нагревателем, например в случае, если нагреватель представляет собой часть одноразового картриджа. В устройствах, содержащих нагреватель, например, в виде проницаемого для текучей среды плоского сетчатого нагревателя или в виде нагревательного лезвия, сетчатый нагреватель или нагревательное лезвие предпочтительно содержат гидрофобную или сверхгидрофобную внешнюю поверхность. Например, стеклянное лезвие и камера для образования аэрозоля, изготовленная из стекла, могут содержать гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

Генерирующее аэрозоль устройство может дополнительно содержать мундштук, в котором расположен самый дальний по ходу потока участок канала воздушного потока.

Термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу потока» используются в данном документе применительно к направлению потока, в котором воздух поступает в устройство, проходит через устройство и выходит из устройства. Выпускное отверстие устройства представляет собой самое дальнее по ходу потока место устройства, в котором воздушный поток, содержащий или не содержащий аэрозоль, выходит из устройства.

Канал потока в устройстве может состоять из одного или более индивидуальных, раздельных или сообщающихся между собой каналов потока.

Устройство согласно настоящему изобретению может содержать мундштук, содержащий по меньшей мере канал потока, расположенный в мундштуке. Расположенный дальше по ходу потока конец канала потока соответствует выпускному отверстию на ближнем конце мундштука. Канал потока в мундштуке может содержать гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

Настоящее изобретение дополнительно описано применительно к вариантам осуществления, проиллюстрированным с помощью нижеследующих графических материалов, на которых:

на фиг. 1, 2 показаны гидрофобность и гидрофильность поверхности;

на фиг. 3 показаны гидрофобные нано- и микроструктурные поверхности;

на фиг. 4 показано схематичное поперечное сечение электронного курительного устройства, использующего нагревательное лезвие для нагрева табачной заглушки генерирующего аэрозоль изделия;

на фиг. 5 показано электронное курительное устройство, содержащее резервуар с жидкостью.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны примеры поведения капли на гидрофобной и гидрофильной поверхностях. Основной способ проведения различия между гидрофобной и гидрофильной поверхностями 10, 11 состоит в определении угла 21 контакта. Этот термин относится к углу 21, который капля жидкости, в данном случае капля 2 аэрозоля, образует в точке контакта с поверхностью жесткой подложки 1. В случае гидрофобной поверхности 10, как показано на фиг. 1, угол 21 контакта всегда больше 90 градусов, и он может доходить до 150 градусов. При углах контакта свыше 150 градусов поверхность именуется сверхгидрофобной. Гидрофильные поверхности 11, как показано на фиг. 2, всегда имеют углы контакта менее 90 градусов, обычно менее 50 градусов.

На фиг. 3 показан пример комбинированной микро- и наноструктуры. Микроструктуры 12 присутствуют в форме выступов 12, которые могут быть расположены на поверхности регулярным или нерегулярным образом. Сами микроструктуры 12 могут быть оснащены наноструктурами 13, показанными в виде множества пирамидок на поверхностях микроструктур 12. Возможность достижения сверхгидрофобности обеспечивается в том случае, если капля 2 аэрозоля остается на вершинах наноструктур 13.

На фиг. 4 показан пример электронного курительного устройства 4 для использования с нагреваемыми палочками 3. Генерирующее аэрозоль изделие в виде табачной палочки содержит мундштучную часть 30 и табачную часть 31. Мундштучная часть 30 содержит, например, фильтрующий сегмент. Табачная часть 31 может содержать табачную заглушку, например гофрированный и собранный литой лист (в виде восстановленного табака, который образован из суспензии, содержащей табачные частицы, волоконные частицы, вещество для образования аэрозоля, связующее вещество, а также, например, ароматизаторы). Нагреваемая палочка 3 вставляется внутрь полости 410 в передней части 41 корпуса устройства 4. По меньшей мере мундштучная часть 30 нагреваемой палочки 3 выступает от передней части корпуса при размещении палочки 3 в полости 410. При использовании пользователь осуществляет затяжку на мундштучной части 30 нагреваемой палочки 3 для втягивания аэрозоля и других веществ из нагреваемой табачной палочки через эту палочку к мундштучной части 30.

Передняя часть 41 корпуса в целом образована экстрактором 47 и средней частью 46, причем последняя изготовлена, например, из алюминия. Нагревательное лезвие 45 для нагрева табака проходит внутрь полости 410 и вдавливается внутрь табачной части 31 нагреваемой палочки 3 при вставлении нагреваемой палочки 3 внутрь полости 410 устройства 4. Область, в которой передняя часть 47 корпуса окружает нагревательное лезвие и образующий аэрозоль субстрат, при его наличии в указанной полости, в целом образует область 420 нагрева в устройстве. В радиальном направлении область 420 нагрева доходит до внутренней поверхности внешней стенки передней части 41 корпуса.

Дальняя часть 40 корпуса содержит батарею 42 и электронную часть, например электронную плату 43 управления, соединенную с нагревательным лезвием 45 для нагрева нагревательного лезвия и управления процессом нагрева. Между полостью 410 и дальней частью 40 корпуса расположена теплоизоляция, например напрессованная теплоизоляция 44, для отделения области 420 нагрева от дальней части 40 корпуса. Напрессованная теплоизоляция 44 нагревателя непосредственно образует дно полости 410.

Участки передней части 41 корпуса, т.е. экстрактор 47 и средняя часть 46, а также нагревательное лезвие и напрессованная теплоизоляция 44 нагревателя, оснащены гидрофобными или, предпочтительно, сверхгидрофобными поверхностями. Они могут представлять собой наноструктурные поверхности, микроструктурные поверхности, гидрофобные или сверхгидрофобные покрытия или их комбинацию.

Предпочтительно, экстрактор 47 и средняя часть 46 оснащены гидрофобными поверхностями со всех сторон, по меньшей мере с внутренней и внешней сторон. Напрессованная теплоизоляция 44 может быть оснащена гидрофобной поверхностью лишь с той стороны, которая образует часть полости 410. Нагревательное лезвие 45 оснащено гидрофобными поверхностями по меньшей мере с двух больших сторон и предпочтительно также с малых сторон.

Экстрактор 47 и средняя часть 46 имеют в целом трубчатую форму. Тем не менее, экстрактор 47 обычно оснащен несколькими выступами и впадинами, а средняя часть оснащена несколькими отверстиями для обеспечения возможности прохождения через них воздушного потока. Таким образом, эти части либо находятся в непосредственном контакте с табачной частью, либо они могут вступать в контакт с веществами из нагретого табачного субстрата, либо и то, и другое, и вследствие этого они имеют тенденцию к удержанию остатков на своих поверхностях. В дополнение, вследствие своей формы и хрупкости они имеют ограниченную доступность и прочность при очистке. Поскольку курительное устройство 4 изготовлено для многократного использования, благодаря снижению накопления загрязнений и остатков на частях, вступающих в непосредственный контакт с веществами из нагреваемого табачного субстрата нагреваемой палочки 3, обеспечивается возможность улучшения способности к манипулированию, рабочей характеристики и ощущений у пользователя вследствие наличия гидрофобных поверхностей на указанных частях устройства.

На фиг. 5 показан пример электронного курительного устройства, использующего жидкостной резервуар или емкость 6. Жидкий образующий аэрозоль субстрат в емкости 6 нагревается и аэрозолируется с помощью нагревателя 55, например нагревательной катушки, окружающей фитильный элемент, или проницаемого для текучей среды плоского нагревателя. Нагреватель 55 расположен смежно с емкостью 6. Рядом с нагревателем 55 в боковом направлении выполнены контакты 54 для подачи мощности от батареи 42 на нагреватель 55. Батарея 42 и электронная часть, например электронная плата 43 управления, расположены в дальней части 40 корпуса.

Область 420 нагрева в варианте осуществления, показанном на фиг. 5, имеет довольно небольшую протяженность в продольном направлении устройства, и в этом продольном направлении она в целом ограничена с одной стороны открытым концом емкости 6, а с другой стороны - размером нагревателя. В радиальном направлении область 420 нагрева проходит до внутренней поверхности боковой стенки основной части.

Ближний конец устройства и самый дальний по ходу потока элемент корпуса устройства образованы мундштуком 48. В мундштуке 48 происходит сбор аэрозоля из нагреваемой жидкости, и обеспечивается возможность выхода аэрозоля через выпускное отверстие 49. В этих устройствах пользователь осуществляет затяжку на мундштуке устройства.

Аэрозоль, генерируемый в месте нахождения нагревателя 55, проходит между емкостью 6 и стенкой корпуса дальше по ходу потока к мундштуку 48 и выпускному отверстию 49. Таким образом, предпочтительно все поверхности частей и элементов в указанном канале представляют собой гидрофобные поверхности или сверхгидрофобные поверхности.

Нагреватель 55, внутренняя стенка корпуса, расположенная рядом с емкостью 6, внутренние поверхности 480 мундштука 48, а также внешняя поверхность емкости 6 представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, мундштук содержит полость, образующую камеру для образования аэрозоля, расположенную дальше по ходу потока относительно емкости 6.

Емкость 6 может представлять собой встроенную емкость, или она может представлять собой сменную и, возможно, повторно заправляемую емкость 8.

Следует понимать, что при упоминании наличия гидрофобной поверхности имеется также в виду возможность наличия сверхгидрофобной поверхности. Благодаря пониженному уровню загрязнения и большей простоте в очистке, сверхгидрофобные поверхности могут быть предпочтительными. Тем не менее, в зависимости от используемого материала или в силу ограничений по издержкам, могут быть выбраны другие процессы получения гидрофобной или сверхгидрофобной поверхности.

Claims (19)

1. Электронное генерирующее аэрозоль курительное устройство, содержащее основную часть, содержащую:

полость для размещения образующего аэрозоль субстрата;

нагреватель, расположенный в основной части и выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, размещенного в полости, причем

по меньшей мере участок внутренней поверхности основной части, образующий указанную полость, представляет собой гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность; и

область нагрева для образующего аэрозоль субстрата, содержащую трубчатый экстрактор, поверхность которого представляет собой гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

2. Устройство по п. 1, в котором нагреватель представляет собой нагревательное лезвие, проходящее внутрь полости и содержащее гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором внутренняя поверхность и внешняя поверхность указанного экстрактора представляют собой гидрофобные или сверхгидрофобные поверхности.

4. Устройство по п. 1, в котором основная часть содержит ближний конец и

канал воздушного потока, проходящий от области нагрева до ближнего конца основной части, причем по меньшей мере участки канала воздушного потока содержат гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

5. Устройство по п. 1 или 4, в котором канал воздушного потока содержит камеру для образования аэрозоля, расположенную дальше по ходу потока относительно области нагрева, причем камера для образования аэрозоля содержит гидрофобную или сверхгидрофобную внутреннюю поверхность.

6. Устройство по любому из пп. 1, 4 или 5, содержащее мундштук, содержащий канал потока, расположенный в мундштуке, причем расположенный дальше по ходу потока конец канала потока представляет собой выпускное отверстие в ближнем конце мундштука, и канал потока в мундштуке содержит гидрофобную или сверхгидрофобную поверхность.

7. Устройство по любому из пп. 1, 4-6, в котором основная часть содержит резервуар для хранения образующего аэрозоль субстрата, причем внешняя поверхность резервуара оснащена гидрофобной или сверхгидрофобной поверхностью.

8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором гидрофобная или сверхгидрофобная поверхность представляет собой гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие, нанесенное на по меньшей мере участки внутренних поверхностей основной части в области нагрева или дальше по ходу потока относительно области нагрева.

9. Устройство по п. 8, в котором гидрофобное покрытие является неполярным и содержит силан, фтороуглерод, фтористые соединения или акриловую кислоту.

10. Устройство по п. 8, в котором сверхгидрофобное покрытие содержит нанокомпозит оксида марганца и полистирола, нанокомпозит оксида цинка и полистирола, осажденный карбонат кальция, углеродные нанотрубки, или оно может представлять собой кремнеземное нанопокрытие.

11. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором гидрофобная или сверхгидрофобная поверхность представляет собой микроструктурную или наноструктурную поверхность.

12. Устройство по п. 11, в котором сверхгидрофобная поверхность представляет собой комбинацию микроструктурной и наноструктурной поверхностей.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором микроструктурная или наноструктурная поверхность изготовлена путем микродробеструйной обработки, фемтосекундной лазерной обработки, микроплазменной обработки, фотолитографии или литографии по методу наноимпринтинга.

14. Устройство по любому из пп. 11-13, в котором гидрофобное или сверхгидрофобное покрытие нанесено на микроструктурную или наноструктурную поверхность.

Images