RU2845205C2 - Армированный нагреватель для устройства, генерирующего аэрозоль - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нагревательному элементу для устройства, генерирующего аэрозоль. Технический результат заключается в повышении упругости и стойкости к повреждениям нагревательного элемента. Технический результат достигается тем, что нагревательный элемент (10) для устройства, генерирующего аэрозоль (200) содержит электрически резистивную нагревательную нить (11) и опорный субстрат, на котором расположена упомянутая электрически резистивная нагревательная нить (11). Причем опорный субстрат представляет собой опорный слой (12), выполненный из углеродного волокна. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к нагревательному элементу для устройства, генерирующего аэрозоль, причем устройство, генерирующее аэрозоль, предназначено для использования с изделием, генерирующим аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к нагревательному элементу для устройства, генерирующего аэрозоль, причем нагревательный элемент содержит первую электрически резистивную нагревательную нить и опорный субстрат, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить.

Настоящее изобретение также относится к способу образования нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, и к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему нагревательный элемент.

Изделия, генерирующие аэрозоль, в которых субстрат, образующий аэрозоль, такой как табакосодержащий субстрат, нагревают, а не сжигают, известны в данной области техники. Как правило, в таких изделиях, генерирующих аэрозоль, аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от источника тепла к субстрату, образующему аэрозоль.

Электрические устройства, генерирующие аэрозоль, например карманные устройства, генерирующие аэрозоль, могут использоваться с такими изделиями, генерирующими аэрозоль. Такие электрические устройства, генерирующие аэрозоль, могут содержать нагревательный элемент, выполненный так, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль, до температур порядка нескольких сотен градусов Цельсия. Это высвобождает летучие соединения из субстрата, образующего аэрозоль, которые захватываются воздухом, втягиваемым через изделие, генерирующее аэрозоль. По мере охлаждения высвобождаемых соединений они конденсируются или собираются вокруг ядра с образованием аэрозоля.

Нагревание может осуществляться путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль, с использованием внешнего нагревания, такого как трубчатый нагреватель, или посредством вставки нагревательного элемента, такого как резистивный нагревательный элемент, чтобы нагревать субстрат, образующий аэрозоль, изнутри. Существуют внутренние нагревательные элементы, которые могут иметь форму нагревательного лезвия или нагревательного штыря. Внутренние нагревательные элементы могут содержать электрически резистивную нить, размещенную на опорном субстрате или встроенную в него. Субстрат может содержать цирконий. Однако было обнаружено, что внутренние нагревательные элементы известного уровня техники могут легко повреждаться или ломаться при воздействии на них относительно небольших сил, таких как те, действию которых нагревательный элемент подвергается при обычном использовании или очистке устройства, генерирующего аэрозоль. В частности, было обнаружено, что внутренние нагревательные элементы известного уровня техники могут оказаться хрупкими.

Соответственно, было бы желательно предоставить нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль, который является более упругим и менее подверженным повреждению во время использования устройства, генерирующего аэрозоль.

Настоящее изобретение относится к нагревательному элементу для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент может содержать первую электрически резистивную нагревательную нить. Кроме того, нагревательный элемент может содержать опорный субстрат, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить. Опорный субстрат может содержать первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна.

Согласно настоящему изобретению, предусмотрен нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент содержит первую электрически резистивную нагревательную нить. Кроме того, нагревательный элемент содержит опорный субстрат, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить. Опорный субстрат содержит первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна.

Было обнаружено, что нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль, имеющий опорный субстрат, содержащий первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна, обеспечивает преимущество, состоящее в большей упругости и меньшей подверженности повреждениям во время пользования устройством, генерирующим аэрозоль. В частности, было обнаружено, что нагревательный элемент, имеющий опорный субстрат, содержащий первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна, обладает существенно более высокой стойкостью к изгибающим силам. Это особенно актуально, если нагревательный элемент представляет собой продолговатый нагревательный элемент.

В контексте данного документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «материал из углеродного волокна» относится к материалу, содержащему волокна из углерода диаметром от приблизительно 1 микрометра до приблизительно 20 микрометров. Волокна из углерода, или углеродные волокна, могут иметь кристаллическую структуру. Было обнаружено, что углеродные волокна обладают особенно высокой жесткостью и высоким пределом прочности на разрыв. В частности, эти свойства повышают упругость нагревательного элемента, содержащего опорный субстрат, содержащий материал из углеродного волокна. Кроме того было обнаружено, что углеродные волокна демонстрируют стойкость к высокотемпературной деградации и низкое тепловое расширение. Это является преимуществом для применения материала из углеродного волокна в нагревательном элементе, который при использовании может нагреваться до нескольких сотен градусов Цельсия.

Нагревательный элемент может использоваться для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, например субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, предназначенного для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.

Нагревательный элемент может представлять собой любой нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может представлять собой внешний нагревательный элемент или внутренний нагревательный элемент. Предпочтительно, чтобы нагревательный элемент представлял собой внутренний нагревательный элемент, выполненный так, чтобы вставлять его в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, чтобы он нагревал субстрат, образующий аэрозоль. Нагревательный элемент может представлять собой нагревательный штырь. Нагревательный элемент может быть по существу плоским и продолговатым. В этом случае нагревательный элемент может быть относительно тонким. Наличие тонкого нагревательного элемента может позволить лезвию легко проникать в субстрат, образующий аэрозоль. Нагревательный элемент может представлять собой нагревательное лезвие.

Нагревательный элемент может иметь конический, заостренный или заточенный конец, чтобы упрощать вставку нагревательного элемента в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль. Продольное расстояние между началом скоса и концом скоса может составлять от приблизительно 1 миллиметра до приблизительно 7 миллиметров или от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 5 миллиметров.

В контексте данного документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое для генерирования аэрозоля может взаимодействовать с субстратом, образующим аэрозоль.

В контексте данного документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «субстрат, образующий аэрозоль», относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться за счет нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль.

В контексте данного документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации из устройства, генерирующего аэрозоль, и одного или более изделий, генерирующих аэрозоль, предназначенных для использования с устройством. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать дополнительные компоненты, такие как зарядный блок для перезарядки встроенного блока электропитания в электрически управляемом или электрическом устройстве, генерирующем аэрозоль.

Нагревательный элемент может иметь любую длину. В контексте данного документа «длина» относится к наибольшему из размеров нагревательного элемента. Нагревательный элемент может иметь длину от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров, от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров или от приблизительно 12 миллиметров до приблизительно 21 миллиметра.

Нагревательный элемент может иметь любую ширину. В контексте данного документа «ширина» относится ко второму по величине размеру нагревательного элемента, ортогональному длине. Нагревательный элемент может иметь ширину от приблизительно 2 миллиметров до приблизительно 15 миллиметров, от приблизительно 3 миллиметров до приблизительно 11 миллиметров или от приблизительно 4 миллиметров до приблизительно 7 миллиметров.

Нагревательный элемент может иметь любую общую толщину. В контексте данного документа «толщина» относится к размеру нагревательного элемента, ортогональному длине и ширине. Толщина нагревательного элемента может быть меньше длины нагревательного элемента и ширины нагревательного элемента. Нагревательный элемент может иметь общую толщину от приблизительно 0,1 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров. Например, нагревательный элемент может иметь общую толщину от приблизительно 0,3 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра или от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 0,9 миллиметра. Нагревательный элемент может иметь общую толщину от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 1,7 миллиметра или от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,1 миллиметра. Нагревательный элемент может иметь общую толщину от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,9 миллиметра или от приблизительно 0,6 миллиметра до приблизительно 1,3 миллиметра.

Нагревательный элемент может также содержать вторую электрически резистивную нагревательную нить.

Наличие второй электрически резистивной нагревательной нити может преимущественно обеспечить более эффективное или более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль.

Вторая электрически резистивная нагревательная нить может содержать электрически резистивный материал. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может содержать тот же материал, что и первая электрически резистивная нагревательная нить. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может по существу иметь ту же геометрическую форму, что и первая электрически резистивная нагревательная нить. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может быть выполнена с возможностью достижения во время использования той же температуры, что и первая электрически резистивная нагревательная нить.

Как изложено выше, нагревательный элемент может быть по существу плоским и продолговатым. В этом случае нагревательный элемент может иметь первую поверхность и противоположную ей вторую поверхность.

Первый опорный слой из углеродного волокна может содержать первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первой поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, а вторая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на второй поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна.

Другими словами, первая и вторая электрически резистивные нагревательные нити размещены на противоположных поверхностях опорного слоя из углеродного волокна. Это может преимущественно предотвратить создание двумя электрически резистивными нагревательными нитями электрических помех друг для друга. Это также может помочь обеспечивать равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может находиться в непосредственном контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может быть предусмотрена на первом опорном слое из углеродного волокна. Первая электрически резистивная нагревательная нить может быть встроена в первый опорный слой из углеродного волокна.

Опорный субстрат может содержать по меньшей мере один дополнительный слой. Дополнительный слой может быть предусмотрен для дополнительного повышения упругости нагревательного элемента, которое делает его менее подверженным повреждениям во время использования устройства, генерирующего аэрозоль.

Кроме того, опорный субстрат может содержать первый керамический опорный слой, содержащий керамический материал. Первый керамический опорный слой может находиться в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Было обнаружено, что наличие первого керамического опорного слоя преимущественно повышает упругость нагревательного элемента, делая его менее подверженным повреждениям во время использования устройства, генерирующего аэрозоль, по сравнению с наличием только опорного слоя из углеродного волокна. В частности, наличие первого керамического опорного слоя может преимущественно обеспечивать высокую стойкость к изгибающим силам, действующим в продольном направлении и преимущественно поперечным его более широким поверхностям.

В контексте данного документа со ссылкой на настоящее изобретение термин «керамический материал» относится в целом к неорганическим, неметаллическим, зачастую кристаллическим оксидным, нитридным или карбидным материалам. Термин «керамический материал» также относится к кремнию, стеклу и определенным аллотропам углерода, знакомым специалисту в данной области техники. Такие керамические материалы, как правило, демонстрируют стойкость к высокотемпературной деградации и низкое тепловое расширение. Соответственно, наличие первого керамического опорного слоя может преимущественно противостоять любой деградации во время использования нагревательного элемента.

Первый керамический опорный слой может находиться в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна. Первый керамический опорный слой может быть выровнен с первым опорным слоем из углеродного волокна. Первый керамический опорный слой может накладываться на первый опорный слой из углеродного волокна. Первый керамический опорный слой может быть по существу той же формы, что и первый опорный слой из углеродного волокна. Первый керамический опорный слой может быть по существу плоской и продолговатой формы.

Первый керамический опорный слой может быть прикреплен к первому опорному слою из углеродного волокна. Первый керамический опорный слой может быть прикреплен к первому опорному слою из углеродного волокна любым способом. Например, первый керамический опорный слой может быть нанесен в виде жидкого керамического слоя на поверхность первого опорного слоя из углеродного волокна. В этом случае первый керамический опорный слой может быть нанесен на поверхность первого опорного слоя из углеродного волокна посредством по меньшей мере одного из распыления, покрытия погружением, химического осаждения и электромагнитного осаждения. Покрытие первого опорного слоя из углеродного волокна с использованием одного из этих методов может преимущественно привести к улучшенным механическим свойствам первого опорного слоя из углеродного волокна, таким как повышенная эластичность.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может быть предусмотрена на первом керамическом опорном слое.

Обеспечение первой электрически резистивной нагревательной нити на первом керамическом опорном слое, а не на первом опорном слое из углеродного волокна, может являться преимущественным, поскольку методы, подходящие для нанесения первой электрически резистивной нагревательной нити на керамический материал, могут не подходить для нанесения первой электрически резистивной нагревательной нити на материал из углеродного волокна. Например, определенные методы, связанные с осаждением или приклеиванием, которые можно легко применять для нанесения первой электрически резистивной нагревательной нити на керамический материал, могут не подходить для нанесения первой электрически резистивной нагревательной нити на материал из углеродного волокна.

Первый керамический опорный слой может содержать первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первой поверхности первого керамического опорного слоя, а первый опорный слой из углеродного волокна предусмотрен на второй поверхности первого керамического опорного слоя.

Обеспечение первой электрически резистивной нагревательной нити на первой поверхности первого керамического опорного слоя и обеспечение первого опорного слоя из углеродного волокна на второй поверхности первого керамического опорного слоя может позволить разместить первую электрически резистивную нагревательную нить на поверхности нагревательного элемента или очень близко к ней. Это может преимущественно повысить эффективность нагревания нагревательного элемента при его использовании.

Как изложено выше, первый керамический опорный слой может быть по существу плоской и продолговатой формы. В этом случае первая поверхность керамического опорного слоя может быть прямо противоположна второй поверхности первого керамического опорного слоя, так что первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на поверхности первого керамического опорного слоя, противоположной первому опорному слою из углеродного волокна.

Опорный субстрат может также содержать второй керамический опорный слой, содержащий керамический материал. Второй керамический опорный слой может находиться в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Второй керамический опорный слой может обладать одним или более из свойств, изложенных выше применительно к первому керамическому опорному слою. Второй керамический опорный слой может быть по существу того же размера, что и первый керамический опорный слой. Второй керамический опорный слой может быть по существу той же формы, что и первый керамический опорный слой. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первый керамический опорный слой, второй керамический опорный слой и первый опорный слой из углеродного волокна имеют одинаковые размер и форму, выровнены и ориентированы в одном направлении.

Первый опорный слой из углеродного волокна может содержать первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первый керамический опорный слой предусмотрен на первой поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, второй керамический опорный слой предусмотрен на второй поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, а первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первом керамическом опорном слое.

Другими словами, первый опорный слой из углеродного волокна может быть зажат между первым керамическим опорным слоем и вторым керамическим опорным слоем.

Такое размещение может преимущественно дополнительно усиливать и повышать упругость нагревательного элемента, делая его менее подверженным повреждениям во время использования устройства, генерирующего аэрозоль. Кроме того, в зависимости от характера материала из углеродного волокна, может оказаться желательным не позволять первому опорному слою из углеродного волокна входить в непосредственный контакт с субстратом, образующим аэрозоль, при использовании. Соответственно, обеспечение керамического опорного слоя на каждой из двух поверхностей первого опорного слоя из углеродного волокна может преимущественно предотвращать вхождение материала из углеродного волокна в непосредственный контакт с субстратом, образующим аэрозоль, при использовании.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может быть предусмотрена на первом керамическом опорном слое. Первая электрически резистивная нагревательная нить может быть предусмотрена на первой поверхности первого керамического опорного слоя, а первый опорный слой из углеродного волокна может быть предусмотрен на второй поверхности первого керамического опорного слоя. Таким образом, первая электрически резистивная нагревательная нить может быть предусмотрена на самой крайней поверхности нагревательного элемента или рядом с ней. Это может преимущественно обеспечивать более эффективное нагревание субстрата, образующего аэрозоль, при использовании.

Нагревательный элемент может также содержать вторую электрически резистивную нагревательную нить, предусмотренную на втором керамическом опорном слое.

Как изложено выше, обеспечение второй электрически резистивной нагревательной нити может преимущественно обеспечивать более эффективное или более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль.

Вторая электрически резистивная нагревательная нить может содержать электрически резистивный материал. Электрически резистивный материал может представлять собой один или более из материалов, указанных выше применительно к первой электрически резистивной нагревательной нити. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может содержать тот же материал, что и первая электрически резистивная нагревательная нить. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может по существу иметь ту же геометрическую форму, что и первая электрически резистивная нагревательная нить. Вторая электрически резистивная нагревательная нить может быть выполнена с возможностью достижения во время использования той же температуры, что и первая электрически резистивная нагревательная нить.

Обеспечение второй электрически резистивной нагревательной нити на втором керамическом опорном слое может преимущественно предотвращать создание двумя электрически резистивными нагревательными нитями электрических помех друг для друга, поскольку первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первом керамическом опорном слое. Это также может помочь обеспечивать равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль.

Кроме того, нагревательный элемент может содержать защитное покрытие вокруг по меньшей мере части первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата.

Наличие защитного покрытия может преимущественно дополнительно повышать упругость нагревательного элемента. В процессе производства нагревательных элементов опорный субстрат могут отрезать от более крупных частей материала, например от материала из углеродного волокна и керамического материала. В процессе этого могут повреждаться открытые обрезанные края опорного субстрата, что приводит к появлению остаточных напряжений и микротрещин. Было обнаружено, что тепловые циклы нагревательного элемента и загрязнение от субстрата, образующего аэрозоль, во время использования способствуют распространению микротрещин, которые могут приводить к выходу нагревательного элемента из строя после нескольких использований. Кроме того, там, где опорный субстрат содержит множество слоев, в течение длительной эксплуатации нагревательного элемента наблюдается расслоение этих слоев. Наличие защитного покрытия может преимущественно предотвращать достижение жидкими или твердыми загрязняющими веществами опорного субстрата, а также может уменьшать распространение микротрещин и расслоение в опорном субстрате.

Если опорный субстрат содержит дополнительные слои, например первый или второй керамический опорный слой, защитное покрытие может также быть предусмотрено вокруг по меньшей мере части этих компонентов.

Защитное покрытие может быть предусмотрено вокруг по существу всей наружной поверхности первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата. Защитное покрытие может быть предусмотрено вокруг части первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата, расположенной так, чтобы ее можно было вставить в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, при использовании. Таким образом, когда нагревательный элемент используется для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, то лишь защитное покрытие нагревательного элемента непосредственно контактирует с субстратом, образующим аэрозоль.

Это может преимущественно предотвращать достижение жидкими или твердыми загрязняющими веществами опорного субстрата при использовании.

Защитное покрытие может не быть предусмотрено вокруг части первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата, не расположенной так, чтобы ее можно было вставить в субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, при использовании. Это может преимущественно предоставить часть опорного субстрата, которая остается непокрытой, для прикрепления к остальной части устройства, генерирующего аэрозоль. Это также может преимущественно позволить электрически подключать к остальной части устройства, генерирующего аэрозоль, первую электрически резистивную нагревательную нить и, при ее наличии, вторую электрически резистивную нагревательную нить.

Защитное покрытие может иметь любую толщину. Толщина защитного покрытия может быть по существу однородной во всех частях первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата, где оно предусмотрено.

Защитное покрытие может иметь толщину от приблизительно 4 микрометров до приблизительно 1 миллиметра. Например, защитное покрытие может иметь толщину от приблизительно 4 микрометров до приблизительно 0,5 миллиметра.

Защитное покрытие может содержать любой материал. Защитное покрытие может содержать материал, обладающий стойкостью к высокотемпературной деформации и низким тепловым расширением. Это может преимущественно позволять использовать защитное покрытие в условиях высокой температуры нагревательного элемента.

Защитное покрытие может содержать керамический материал. Защитное покрытие может содержать по меньшей мере одно из стекла и кварца.

Материал из углеродного волокна первого опорного слоя из углеродного волокна может содержать любой материал из углеродного волокна.

Углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть переплетены. Тканый материал из углеродного волокна может иметь любое переплетение. Например, тканый материал из углеродного волокна может содержать по меньшей мере одно из гладкого переплетения, саржевого переплетения или атласного переплетения. Саржевое переплетение может представлять собой переплетение 2х2.

Углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть не переплетены. Например, непереплетенные волокна могут содержать маты из рубленых или непрерывных ниток.

Углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть однонаправленными. Другими словами, углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть по существу параллельны друг другу. Наличие однонаправленных углеродных волокон может преимущественно позволять плотную упаковку углеродных волокон, что повышает плотность первого материала из углеродного волокна и может преимущественно дополнительно повышать прочность первого материала из углеродного волокна для заданного объема материала из углеродного волокна. Наличие первого материала из углеродного волокна, имеющего однонаправленные углеродные волокна, может быть особенно преимущественным в ситуациях, в которых прочность в конкретном направлении более важна, чем гомогенная прочность. В настоящем изобретении имеется потребность в обеспечении повышенной стойкости к изгибающим силам, действующим в продольном направлении, когда их воздействие является по существу поперечным плоским поверхностям нагревательного элемента.

По существу параллельные углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть по существу выровнены по отношению к продольной оси нагревательного элемента. Это может преимущественно дополнительно повысить жесткость и стойкость нагревательного элемента к изгибу, особенно в ответ на силы, прикладываемые по существу поперечно плоским поверхностям нагревательного элемента.

Кроме того, наличие первого материала из углеродного волокна, содержащего однонаправленные углеродные волокна, может быть преимущественным, поскольку они могут оказаться более экономичными и более простыми в обработке по сравнению с переплетенными углеродными волокнами.

Углеродные волокна первого материала из углеродного волокна могут быть разнонаправленными. Например, первый материал из углеродного волокна может содержать по меньшей мере одни из двухосно ориентированных углеродных волокон, трехосно ориентированных углеродных волокон и квазиизотропных углеродных волокон.

Первый опорный слой из углеродного волокна может содержать нетканый материал из однонаправленного углеродного волокна.

Первый опорный слой из углеродного волокна может содержать множество разных материалов из углеродного волокна. Например, первый опорный слой из углеродного волокна может содержать материал из однонаправленного углеродного волокна и тканый материал из углеродного волокна. Первый материал из углеродного волокна может содержать первый материал из однонаправленного углеродного волокна, ориентированный в первом направлении, и второй материал из однонаправленного углеродного волокна, ориентированный во втором направлении. Первое направление может быть по существу ортогонально второму направлению. Таким образом, первый опорный слой из углеродного волокна может быть способен преимущественно обеспечивать прочность в двух перпендикулярных направлениях. Первое направление может быть выровнено с осью нагревательного элемента.

Материал из углеродного волокна может содержать углеродные волокна с любым размером жгута. Например, материал из углеродного волокна может содержать углеродные волокна с размером жгута от приблизительно 1000 нитей на жгут до приблизительно 12000 нитей на жгут, от приблизительно 3000 нитей на жгут до приблизительно 6000 нитей на жгут. Материал из углеродного волокна может содержать углеродные волокна с размером жгута приблизительно 48000 нитей на жгут или более.

Материал из углеродного волокна может представлять собой композиционный материал, содержащий матрицу, армированную углеродными волокнами. Матрица может содержать по меньшей мере один полимерный материал. Полимерный материал может представлять собой термопластик или термореактивный пластик. Полимерный материал может содержать по меньшей мере одно из полиэтилена, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, поликарбоната, акрилонитрилбутадиенстирола, полиамида, полипропилена, эпоксидной смолы, сложного полиэфира, винилового сложного эфира, фенольной смолы, цианатного сложного эфира, бисмалеимида и нейлона. Матрица может содержать по меньшей мере один из металлического материала, керамического материала и углеродсодержащего материала.

Первый опорный слой из углеродного волокна может иметь любую толщину. Первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,05 миллиметра. Например, первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра, по меньшей мере приблизительно 0,3 миллиметра или по меньшей мере приблизительно 0,4 миллиметра.

Первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину не более приблизительно 2 миллиметров. Например, первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину не более приблизительно 1,5 миллиметра, не более приблизительно 1 миллиметра или не более приблизительно 0,9 миллиметра.

Первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину от приблизительно 0,05 миллиметра до приблизительно 2 миллиметров. Например, первый опорный слой из углеродного волокна может иметь толщину от приблизительно 0,1 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, от приблизительно 0,3 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, от приблизительно 0,3 миллиметра до приблизительно 1 миллиметра или от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 0,9 миллиметра.

Было обнаружено, что опорные субстраты, содержащие первый опорный слой из углеродного волокна такой толщины, преимущественно повышают упругость нагревательного элемента, делая его менее подверженным повреждениям во время использования устройства, генерирующего аэрозоль.

Все из свойств, изложенных выше относительно первого опорного слоя из углеродного волокна, в равной степени применимы ко второму опорному слою из углеродного волокна.

Первый керамический опорный слой может содержать любой керамический материал. Первый керамический опорный слой может содержать по меньшей мере один из стеатита, оксида алюминия и диоксида циркония. Преимуществом этих материалов является то, что они химически стабильны и имеют относительно низкие коэффициенты теплового расширения.

Первый керамический опорный слой может содержать кремний. Кремний является особенно преимущественным для использования в первом керамическом опорном слое, поскольку он относительно прост в обработке и его можно шлифовать с помощью обычного шлифовального оборудования, чтобы образовывать ультратонкий слой. Дополнительно было обнаружено, что ультратонкие слои кремния являются относительно гибкими, что дает возможность надежно их обрабатывать в условиях высокоскоростного производства и обеспечивает требуемые механические свойства в завершенном опорном субстрате.

Кроме того, поверхность из кремния может подходить для металлического осаждения с применением известных методов. Это может дать возможность простого обеспечения первой электрически резистивной нагревательной нити, при котором первая электрически резистивная нагревательная нить предоставляется на первом керамическом опорном слое.

Первый керамический опорный слой может иметь любую толщину. Первый керамический опорный слой может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,05 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,07 миллиметра, по меньшей мере приблизительно 0,09 миллиметра или по меньшей мере приблизительно 0,1 миллиметра.

Первый керамический опорный слой может иметь толщину не более приблизительно 1 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину не более приблизительно 0,9 миллиметра, не более приблизительно 0,8 миллиметра или не более приблизительно 0,7 миллиметра.

Первый керамический опорный слой может иметь толщину от приблизительно 0,05 миллиметра до приблизительно 1 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину от приблизительно 0,07 миллиметра до приблизительно 0,9 миллиметра, от приблизительно 0,09 миллиметра до приблизительно 0,8 миллиметра или от приблизительно 0,1 миллиметра до приблизительно 0,7 миллиметра.

Первый керамический опорный слой может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,4 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину по меньшей мере приблизительно 0,5 миллиметра или по меньшей мере 0,6 миллиметра.

Первый керамический опорный слой может иметь толщину не более приблизительно 1,5 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину не более приблизительно 1,1 миллиметра или не более приблизительно 0,9 миллиметра.

Первый керамический опорный слой может иметь толщину от приблизительно 0,4 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра. Например, первый керамический опорный слой может иметь толщину от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,1 миллиметра или от приблизительно 0,6 миллиметра до приблизительно 0,9 миллиметра.

Было обнаружено, что опорные субстраты, содержащие первый керамический опорный слой такой толщины, преимущественно обеспечивают желаемый баланс между механической прочностью и пригодностью для обработки.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может содержать любой подходящий материал. Первая электрически резистивная нагревательная нить может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal® и сплавы на основе железа-марганца-алюминия.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может содержать платину.

Первая электрически резистивная нагревательная нить может содержать дорожку, осажденную на поверхность опорного субстрата. Первая электрически резистивная нагревательная нить может иметь любую форму. Например, первая электрически резистивная нагревательная нить может быть змеевидной формы. Это может преимущественно обеспечить более эффективное или более равномерное нагревание субстрата, образующего аэрозоль.

Все из свойств, изложенных выше относительно первой электрически резистивной нагревательной нити, в равной степени применимы ко второй электрически резистивной нагревательной нити. Например, вторая электрически резистивная нагревательная нить может содержать электрически резистивный материал. Электрически резистивный материал может представлять собой один или более из материалов, указанных выше применительно к первой электрически резистивной нагревательной нити.

Настоящее изобретение может также относиться к способу образования нагревательного элемента для изделия, генерирующего аэрозоль. Способ может включать этап обеспечения материала из углеродного волокна. Способ может включать этап нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна для образования первой электрически резистивной нагревательной нити. Способ может включать этап отрезания части от материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ образования нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает этапы обеспечения материала из углеродного волокна, нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна для образования первой электрически резистивной нагревательной нити и отрезания части от материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента.

Процесс образования материала из углеродного волокна может начинаться с полимерного материала-предшественника. Полимерный материал-предшественник может содержать полиакрилонитрил (PAN). Полимерный материал-предшественник могут вплетать в тонкие волокна, которые могут промывать и растягивать для получения волокон полимерного материала. Волокна полимерного материала могут нагревать до температуры от 200 градусов Цельсия до 370 градусов Цельсия. Процесс нагревания добавляет молекулы кислорода и меняет схему межатомной связи, превращая их линейную схему в более термически стабильную связь лестничного типа. Волокна полимерного материала могут нагревать до температуры от 1100 градусов Цельсия до 2800 градусов Цельсия в бескислородной среде. Это может выталкивать из материала атомы, не являющиеся атомами углерода, с образованием углеродных волокон.

Углеродные волокна могут собирать в пучки и наматывать на бобины. Затем намотанные пучки могут с помощью ткацкого станка превращать в пригодный материал из углеродного волокна, такой как тканый материал из углеродного волокна.

Этап отрезания части от материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента может включать нарезание на квадраты. Этап отрезания части материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента может включать отрезание части материала из углеродного волокна, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить.

Способ может дополнительно включать этап нанесения проводящего материала на вторую поверхность материала из углеродного волокна для образования второй электрически резистивной нагревательной нити.

На этапе нанесения проводящего материала на вторую поверхность материала из углеродного волокна для образования второй электрически резистивной нагревательной нити могут использовать тот же метод, что и для нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Способ может также включать этап нанесения слоя по меньшей мере одного из кварца и стекла на нагревательный элемент для образования защитного покрытия.

Этап нанесения слоя по меньшей мере одного из кварца и стекла на нагревательный элемент может включать покрытие погружением или трехмерное осаждение.

Этап нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна может включать осаждение проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Например, этот этап может включать осаждение некоторого количества платины на поверхность материала из углеродного волокна. На этапе осаждения проводящего материала может применяться любой подходящий метод осаждения, включая, но без ограничения, химическое осаждение из паровой фазы (CVD), физическое осаждение из паровой фазы (PVD), распыление, атомное осаждение с лазерной фокусировкой (ALD).

Способ может также включать этап обеспечения керамического материала и нанесение керамического материала на материал из углеродного волокна. Способ может также предусматривать этап нанесения проводящего материала на первую поверхность керамического материала для образования первой электрически резистивной нагревательной нити. Этап нанесения проводящего материала на первую поверхность керамического материала может заменить собой этап нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Керамический материал может представлять собой кремний.

На этапе нанесения проводящего материала на первую поверхность керамического материала для образования первой электрически резистивной нагревательной нити может использоваться тот же метод, что и для изложенного выше нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Способ может также включать этап отрезания части керамического материала и материала из углеродного волокна для образования нагревательного узла.

Способ может также включать этап обеспечения дополнительного керамического материала и нанесения дополнительного керамического материала на материал из углеродного волокна. Результатом этапа нанесения дополнительного керамического материала на материал из углеродного волокна может стать заключение материала из углеродного волокна между двумя слоями керамического материала. Первый керамический материал может быть тем же керамическим материалом, что и второй керамический материал.

Если способ включает этап обеспечения дополнительного керамического материала, способ может также включать этап нанесения проводящего материала на поверхность дополнительного керамического материала для образования второй электрически резистивной нагревательной нити.

На этапе нанесения проводящего материала на поверхность дополнительного керамического материала для образования второй электрически резистивной нагревательной нити может использоваться тот же метод, что и для упомянутого выше нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент согласно первому аспекту настоящего изобретения, а также источник питания для подачи электропитания на первую электрически резистивную нагревательную нить.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может также содержать корпус и элемент управления, выполненный с возможностью управления подачей питания от источника питания на нагревательный элемент. Корпус может образовывать полость, окружающую нагревательный элемент или расположенную рядом с нагревательным элементом. Полость может быть выполнена с возможностью размещения в ней изделия, генерирующего аэрозоль. Полость может образовывать или содержать нагревательную камеру устройства, генерирующего аэрозоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой портативное или карманное устройство, генерирующее аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 70 миллиметров до приблизительно 120 миллиметров.

Нагревательный элемент может представлять собой внутренний нагревательный элемент, расположенный внутри нагревательной камеры устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент может быть расположен по центру и выровнен вдоль продольной оси нагревательной камеры.

Изделие, генерирующее аэрозоль, подлежащее размещению в устройстве, генерирующем аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Субстрат, образующий аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть по существу продолговатым. Субстрат, образующий аэрозоль, также может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину приблизительно 45 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 миллиметра. Кроме того, субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 10 миллиметров. Альтернативно субстрат, образующий аэрозоль, может иметь длину приблизительно 12 мм. Кроме того, диаметр субстрата, образующего аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 12 миллиметров. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать внешнюю бумажную обертку. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать заглушку фильтра. Кроме того, изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать перегородку между субстратом, образующим аэрозоль, и заглушкой фильтра. Перегородка может иметь размер приблизительно 18 миллиметров, но может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.

Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться посредством нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, альтернативно может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и которые по существу устойчивы к термической деградации при температуре эксплуатации системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерола; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Веществами для образования аэрозоля могут быть многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Веществом для образования аэрозоля может быть пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль.

Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать элемент управления, источник питания и контакты. Контакты могут электрически контактировать с первой электрически резистивной нагревательной нитью и второй электрически резистивной нагревательной нитью, при ее наличии, нагревательного элемента.

Источником питания может быть любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока, такой как батарея. В одном варианте осуществления источником питания является литий-ионная батарея. Альтернативно источником питания может быть никель-металлогидридная батарея, никель-кадмиевая батарея или батарея на основе лития, например литий-кобальтовая, литий-железо-фосфатная, литий-титанатная или литий-полимерная батарея.

Элемент управления может представлять собой обычный переключатель. Альтернативно элемент управления может представлять собой электрическую схему и может содержать один или более микропроцессоров или микроконтроллеров.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, которая содержит устройство, генерирующее аэрозоль, согласно представленному выше описанию, и одно или более изделий, генерирующих аэрозоль, выполненных с возможностью размещения в полости устройства, генерирующего аэрозоль.

Настоящее изобретение определено в формуле изобретения. Тем не менее, ниже предусмотрен не являющийся исчерпывающим перечень неограничивающих примеров. Любые один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более из признаков другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в данном документе.

Пример 1: Нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль, причем нагревательный элемент содержит первую электрически резистивную нагревательную нить и опорный субстрат, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить, причем опорный субстрат содержит первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна.

Пример 2: Нагревательный элемент согласно Примеру 1, дополнительно содержащий вторую электрически резистивную нагревательную нить.

Пример 3: Нагревательный элемент согласно Примеру 2, в котором первый опорный слой из углеродного волокна содержит первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первой поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, а вторая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на второй поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна.

Пример 4: Нагревательный элемент согласно любому из предыдущих примеров, в котором первая электрически резистивная нагревательная нить находится в непосредственном контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Пример 5: Нагревательный элемент согласно Примеру 1, в котором опорный субстрат дополнительно содержит первый керамический опорный слой, содержащий керамический материал, при этом первый керамический опорный слой находится в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Пример 6: Нагревательный элемент согласно Примеру 5, в котором первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первом керамическом опорном слое.

Пример 7: Нагревательный элемент согласно Примеру 6, в котором первый керамический опорный слой содержит первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первой поверхности первого керамического опорного слоя, а первый опорный слой из углеродного волокна предусмотрен на второй поверхности первого керамического опорного слоя.

Пример 8: Нагревательный элемент согласно любому из Примеров 5-7, в котором опорный субстрат дополнительно содержит второй керамический опорный слой, содержащий керамический материал, при этом второй керамический опорный слой находится в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

Пример 9: Нагревательный элемент согласно Примеру 8, в котором первый опорный слой из углеродного волокна содержит первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первый керамический опорный слой предусмотрен на первой поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, второй керамический опорный слой предусмотрен на второй поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, а первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первом керамическом опорном слое.

Пример 10: Нагревательный элемент согласно Примеру 8 или Примеру 9, дополнительно содержащий вторую электрически резистивную нагревательную нить, предусмотренную на втором керамическом опорном слое.

Пример 11: Нагревательный элемент согласно любому из Примеров 5-10, в котором первый керамический опорный слой содержит кремний.

Пример 12: Нагревательный элемент согласно любому из Примеров 5-11, в котором первый керамический опорный слой имеет толщину от 0,1 миллиметра до 0,7 миллиметра.

Пример 13: Нагревательный элемент согласно любому из предыдущих примеров, дополнительно содержащий защитное покрытие вокруг по меньшей мере части первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата.

Пример 14: Нагревательный элемент согласно Примеру 13, в котором защитное покрытие содержит по меньшей мере одно из стекла и кварца.

Пример 15: Нагревательный элемент согласно любому из предыдущих примеров, в котором первый опорный слой из углеродного волокна содержит нетканый материал из однонаправленного углеродного волокна.

Пример 16: Нагревательный элемент согласно любому из предыдущих примеров, в котором первый опорный слой из углеродного волокна имеет толщину от 0,3 миллиметра до 1,5 миллиметра.

Пример 17: Нагревательный элемент согласно любому из предыдущих примеров, в котором первая электрически резистивная нагревательная нить содержит платину.

Пример 18: Способ образования нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает этапы обеспечения материала из углеродного волокна, нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна для образования первой электрически резистивной нагревательной нити и отрезания части от материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента.

Пример 19: Способ образования нагревательного элемента согласно Примеру 18, дополнительно включающий этап нанесения проводящего материала на вторую поверхность материала из углеродного волокна для образования второй электрически резистивной нагревательной нити.

Пример 20: Способ образования нагревательного элемента согласно Примеру 18 или Примеру 19, дополнительно включающий этап нанесения слоя по меньшей мере одного из кварца и стекла на нагревательный элемент для образования защитного покрытия.

Пример 21: Способ образования нагревательного элемента согласно Примеру 20, в котором этап нанесения слоя по меньшей мере одного из кварца и стекла на нагревательный элемент включает покрытие погружением и трехмерное осаждение.

Пример 22: Способ образования нагревательного элемента согласно любому из Примеров 18-21, в котором этап нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна включает осаждение проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

Пример 23: Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент согласно любому из Примеров 1-17, а также источник питания для подачи электропитания на первую электрически резистивную нагревательную нить.

Примеры теперь будут дополнительно описаны со ссылкой на фигуры, где:

На фиг. 1 показан нагревательный элемент согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан покомпонентный вид нагревательного элемента согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 показан покомпонентный вид нагревательного элемента согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 показан нагревательный элемент согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 показан покомпонентный вид нагревательного элемента согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 показан нагревательный элемент согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 показан покомпонентный вид нагревательного элемента согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 показан схематический вид устройства, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению и изделия, генерирующего аэрозоль.

На фиг. 1 и фиг. 2 показан нагревательный элемент 10 для устройства, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент 10 содержит первую электрически резистивную нагревательную нить 11, предусмотренную на опорном субстрате. Опорный субстрат образован из первого опорного слоя 12 из углеродного волокна. Первый опорный слой 12 из углеродного волокна образован из материала из углеродного волокна. Материал из углеродного волокна содержит непереплетенные однонаправленные углеродные волокна. Продольная ось однонаправленных углеродных волокон в материале из углеродного волокна выровнена с продольной осью нагревательного узла. Углеродные волокна в материале из углеродного волокна имеют размер жгута 6000 нитей на жгут. Материал из углеродного волокна представляет собой композиционный материал, содержащий матрицу, армированную углеродными волокнами. Матрица содержит полиимид.

Первый опорный слой 12 из углеродного волокна имеет толщину приблизительно 0,6 миллиметра.

Первая электрически резистивная нагревательная нить 11 представляет собой слой платины, осажденный на поверхность первого опорного слоя 12 из углеродного волокна. Первая электрически резистивная нагревательная нить 11 имеет змеевидную форму и имеет два конца, доходящие до первого конца опорного субстрата для обеспечения возможности электрического соединения с остальной частью устройства, генерирующего аэрозоль.

Нагревательный элемент 20, показанный на фиг. 3, имеет много общих признаков с нагревательным элементом 10, показанным на фиг. 1 и фиг. 2. Различия изложены ниже. На фиг. 3 показан покомпонентный вид нагревательного элемента 20.

Опорный субстрат образован из первого опорного слоя 12 из углеродного волокна. Первый опорный слой 12 из углеродного волокна содержит первую поверхность и противоположную вторую поверхность. Первая электрически резистивная нагревательная нить 11 предусмотрена на первой поверхности опорного слоя 12 из углеродного волокна. Вторая электрически резистивная нагревательная нить 21 предусмотрена на второй поверхности опорного слоя 12 из углеродного волокна. Вторая электрически резистивная нагревательная нить 21 по существу имеет ту же форму и те же свойства, что и первая электрически резистивная нагревательная нить 11.

Нагревательный элемент 30, показанный на фиг. 4 и фиг. 5, имеет много общих признаков с нагревательным элементом 10, показанным на фиг. 1 и фиг. 2. Различия изложены ниже.

Опорный субстрат дополнительно содержит первый керамический опорный слой 33. Первый керамический опорный слой 33 содержит кремний. Первый керамический опорный слой 33 имеет толщину приблизительно 0,4 миллиметра. Первый керамический опорный слой 33 имеет по существу ту же форму, что и первый опорный слой 12 из углеродного волокна, и выровнен с ним.

В отличие от вариантов осуществления, показанных на фигурах 1-3, первая электрически резистивная нагревательная нить 11 предусмотрена на поверхности первого керамического опорного слоя 33, а не на поверхности первого опорного слоя 12 из углеродного волокна. Первая электрически резистивная нагревательная нить 11 предусмотрена на первой поверхности первого керамического опорного слоя 33, а первый опорный слой 12 из углеродного волокна предусмотрен на противоположной второй поверхности первого керамического опорного слоя 33.

Нагревательный элемент 40, показанный на фиг. 6 и фиг. 7, имеет много общих признаков с нагревательным элементом 30, показанным на фиг. 4 и фиг. 5. Различия изложены ниже.

Нагревательный элемент 40 дополнительно содержит второй керамический опорный слой 43. Второй керамический опорный слой 43 образован из того же материала и имеет те же размеры, что и первый керамический опорный слой 33.

Первый керамический опорный слой 33 расположен на первой поверхности первого опорного слоя 12 из углеродного волокна, а второй керамический опорный слой 43 расположен на второй поверхности первого опорного слоя 12 из углеродного волокна, так, что первый опорный слой 12 из углеродного волокна зажат между первым и вторым керамическими опорными слоями.

Как и в варианте осуществления, показанном на фигурах 4 и 5, первая электрически резистивная нагревательная нить 11 предусмотрена на поверхности первого керамического опорного слоя 33. В отличие от варианта осуществления, показанного на фигурах 4 и 5, вторая электрически резистивная нагревательная нить 41 предусмотрена на поверхности второго керамического опорного слоя 43.

Первая электрически резистивная нагревательная нить 11 предусмотрена на первой поверхности первого керамического опорного слоя 33, а первый опорный слой 12 из углеродного волокна предусмотрен на противоположной второй поверхности первого керамического опорного слоя 33.

Вторая электрически резистивная нагревательная нить 41 предусмотрена на первой поверхности второго керамического опорного слоя 43, а первый опорный слой 12 из углеродного волокна предусмотрен на противоположной второй поверхности второго керамического опорного слоя 43.

Изображенные на всех фигурах нагревательные элементы имеют по существу плоскую и продолговатую форму. Нагревательный элемент имеет общую длину приблизительно 16 миллиметров и ширину приблизительно 5 миллиметров. Нагревательный элемент имеет скошенный наконечник на одном конце. Продольное расстояние между началом скоса и концом скоса составляет приблизительно 4 миллиметра.

Во всех вариантах осуществления нагревательный элемент содержит также защитное покрытие (не показано). Защитное покрытие содержит слой кварца вокруг первой электрически резистивной нагревательной нити 11 и второй электрически резистивной нагревательной нити 41, при ее наличии, и вокруг опорного субстрата. Защитное покрытие не доходит до конца нагревательного элемента, предназначенного для соединения с остальной частью устройства, генерирующего аэрозоль.

Для образования нагревательного элемента 10, показанного на фиг. 1, предусмотрен материал из углеродного волокна. Часть из платинового металла наносят на поверхность материала из углеродного волокна с помощью процесса осаждения для образования первой электрически резистивной нагревательной нити 11. Часть материала из углеродного волокна, снабженную первой электрически резистивной нагревательной нитью 11, отрезают от основной массы материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента 10. Затем нагревательный элемент 10 покрывают слоем кварца с использованием покрытия погружением для образования защитного покрытия.

На фиг. 8 показан вид в поперечном сечении системы, генерирующей аэрозоль, которая содержит изделие 100, генерирующее аэрозоль, и устройство 200, генерирующее аэрозоль. На одном конце изделия 100, генерирующего аэрозоль, предусмотрен субстрат 102, образующий аэрозоль. На втором конце изделия 100, генерирующего аэрозоль, предусмотрен фильтрующий элемент 101.

Устройство 200, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 204, в котором расположены источник 205 питания и схема 206 контроллера. На одном конце корпуса 204 образована полость 203, выполненная с возможностью размещения в ней изделия 100, генерирующего аэрозоль. В полости 203 согласно настоящему изобретению предусмотрен нагревательный элемент 201. Нагревательный элемент 201 расположен по центру и вдоль продольной оси полости 203.

Схема 206 управления выполнена с возможностью управления подачей электроэнергии от источника 205 питания на нагревательный элемент 201. На фиг. 8 изделие 100, генерирующее аэрозоль, вставлено в полость 203 устройства 200, генерирующего аэрозоль. После использования изделие 100, генерирующее аэрозоль, вынимается из полости 203 и может быть утилизировано.

Claims (20)

1. Нагревательный элемент для устройства, генерирующего аэрозоль, содержащий:

первую электрически резистивную нагревательную нить; и

опорный субстрат, на котором предусмотрена первая электрически резистивная нагревательная нить, причем опорный субстрат содержит первый опорный слой из углеродного волокна, содержащий материал из углеродного волокна.

2. Нагревательный элемент по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит вторую электрически резистивную нагревательную нить.

3. Нагревательный элемент по п. 2, отличающийся тем, что первый опорный слой из углеродного волокна содержит первую поверхность и противоположную вторую поверхность, при этом первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первой поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна, а вторая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на второй поверхности первого опорного слоя из углеродного волокна.

4. Нагревательный элемент по п. 1, отличающийся тем, что опорный субстрат дополнительно содержит первый керамический опорный слой, содержащий керамический материал, при этом первый керамический опорный слой находится в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

5. Нагревательный элемент по п. 4, отличающийся тем, что первая электрически резистивная нагревательная нить предусмотрена на первом керамическом опорном слое.

6. Нагревательный элемент по п. 4 или 5, отличающийся тем, что опорный субстрат дополнительно содержит второй керамический опорный слой, содержащий керамический материал, при этом второй керамический опорный слой находится в контакте с первым опорным слоем из углеродного волокна.

7. Нагревательный элемент по любому из пп. 4-6, отличающийся тем, что первый керамический опорный слой содержит кремний.

8. Нагревательный элемент по любому из пп. 4-7, отличающийся тем, что первый керамический опорный слой имеет толщину от 0,1 до 0,7 мм.

9. Нагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно содержит защитное покрытие вокруг по меньшей мере части первой электрически резистивной нагревательной нити и опорного субстрата.

10. Нагревательный элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый опорный слой из углеродного волокна содержит нетканый материал из однонаправленного углеродного волокна.

11. Способ образования нагревательного элемента для устройства, генерирующего аэрозоль, причем способ включает этапы:

обеспечение материала из углеродного волокна;

нанесение проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна для образования первой электрически резистивной нагревательной нити; и

отрезание части от материала из углеродного волокна для образования нагревательного элемента.

12. Способ образования нагревательного элемента по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно включает этап нанесения проводящего материала на вторую поверхность материала из углеродного волокна для образования второй электрически резистивной нагревательной нити.

13. Способ образования нагревательного элемента по п. 11 или 12, отличающийся тем, что дополнительно включает этап нанесения слоя по меньшей мере одного из кварца и стекла на нагревательный элемент для образования защитного покрытия.

14. Способ образования нагревательного элемента по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что этап нанесения проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна включает осаждение проводящего материала на первую поверхность материала из углеродного волокна.

15. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный элемент по любому из пп. 1-10 и источник питания для подачи электропитания на первую электрически резистивную нагревательную нить.