RU2805045C2

RU2805045C2 - Aerosol generator

Info

Publication number: RU2805045C2
Application number: RU2022106746A
Authority: RU
Inventors: Карен Ишханович Калайджян
Original assignee: Карен Ишханович Калайджян
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-10-11

Abstract

FIELD: aerosol generation.

SUBSTANCE: group of inventions is related in particular to electronic cigarettes and inhalers, in which liquid media are vaporized to produce inhalable aerosols. A device for generating an aerosol by applying the energy of an electromagnetic field to a liquid medium contains a capillary-porous component configured to capillary transfer the liquid medium, while the capillary-porous component is configured to transmit the energy of an electromagnetic field. The capillary porous component contains aluminium oxide and titanium oxide. An aerosol is generated by applying the energy of an electromagnetic field to a liquid medium, selectively heating the liquid medium by introducing the energy of the electromagnetic field into a capillary porous component saturated with the transferred liquid medium, the temperature of which, due to the transfer of electromagnetic field energy, does not exceed the temperature of the liquid medium. Due to the selectivity of heating during the vaporization of the liquid medium, Leidenfrost effect vapor pockets are not formed. In the pulsed mode of selective heating and vaporization, the duration and delay of pulses of radiated energy of the electromagnetic field are coordinated with the time of thermal relaxation of the liquid medium in the capillary pores of the capillary porous component. The steam is discharged through the surface of the capillary porous component into an air duct contained in the aerosol generator, partly formed by a variety of microstructures that favourably influence the formation of the aerosol. If necessary, the electromagnetic field energy source and the capillary porous component are replaced separately with a container for the liquid medium separately.

EFFECT: improvement of formation of inhaled aerosol and reduction of health risks.

22 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

Настоящее изобретение относится к получению аэрозоля, в особенности к устройствам генерации аэрозоля, таким как электронные сигареты и схожие по функциям ингаляторы, использующие вапоризацию вследствие нагрева.The present invention relates to aerosol generation, particularly to aerosol generating devices such as electronic cigarettes and similar inhalers using heat vaporization.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART

В существующих устройствах генерации аэрозоля, использующих вапоризацию жидкой среды, внешний нагреватель нагревает жидкую среду вместе с пропитанным жидкостью фитилем или фитилеподобным капиллярно-пористый элементом. При нагреве жидкой среды выше точки кипения вблизи горячих поверхностей нагревателя и нагретого фитиля могут образовываться паровые карманы вследствие эффекта Лейденфроста. Паровые карманы снижают поток тепла обуславливая появление горячих пятен и микровзрывов, в результате которых происходит перегрев и высушивание нагревателя и капиллярно-пористого элемента, что приводит к производству вредных веществ и соединений, мигрирующих в организм пользователя при вдыхании аэрозоля.In existing aerosol generation devices using vaporization of a liquid medium, an external heater heats the liquid medium together with a liquid-impregnated wick or wick-like capillary-porous element. When a liquid medium is heated above its boiling point, vapor pockets may form near the hot surfaces of the heater and the heated wick due to the Leidenfrost effect. Steam pockets reduce heat flow causing the appearance of hot spots and micro-explosions, which result in overheating and drying of the heater and capillary-porous element, which leads to the production of harmful substances and compounds that migrate into the user’s body when the aerosol is inhaled.

Указанные недостатки исключаются настоящим изобретением, которое позволяет вапоризовать жидкую среду без образования паровых карманов, обеспечивая, тем самым, улучшение формирования вдыхаемого аэрозоля, снижение рисков для здоровья.These disadvantages are eliminated by the present invention, which makes it possible to vaporize a liquid medium without the formation of vapor pockets, thereby ensuring improved formation of an inhaled aerosol and reduced health risks.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение решает проблему возникающих вследствие эффекта Лейденфроста паровых карманов у «горячих поверхностей» известных из уровня техники нагревателей и/или капиллярно-пористых элементов. В соответствии с настоящим изобретением, капиллярно-пористый элемент выполнен с возможностью пропускания энергии электромагнитного поля, использующегося для внутреннего нагрева жидкой среды в капиллярно-пористом элементе, вследствие чего температура капиллярно-пористого элемента остается ниже температуры жидкой среды при нагреве.The present invention solves the problem of steam pockets arising due to the Leidenfrost effect at the “hot surfaces” of heaters and/or capillary-porous elements known in the prior art. In accordance with the present invention, the capillary porous element is configured to transmit the energy of an electromagnetic field used to internally heat the liquid medium in the capillary porous element, as a result of which the temperature of the capillary porous element remains below the temperature of the liquid medium when heated.

Термин «жидкая среда» применяется в описании в отношении любого вещества в жидком состоянии, например, содержащего глицерин, пропиленгликоль, воду, ароматизаторы, никотин, алкоголь, которые используются при формировании аэрозоля.The term “liquid medium” is used in the description to refer to any substance in a liquid state, for example, containing glycerin, propylene glycol, water, flavorings, nicotine, alcohol, which are used in the formation of an aerosol.

Термин «капиллярно-пористый элемент» применяется в описании в отношении любой структуры или материала, обладающих способностью капиллярной передачи жидкой среды, т.е. быть насыщенными жидкой средой и транспортировать ее с удержанием от утечки благодаря капиллярным силам. Примерами капиллярно-пористых элементов могут быть также, например, волокнистые, губчатые структуры и/или материалы, имеющие открытые капилляры и/или поры.The term "capillary-porous element" is used in the description in relation to any structure or material that has the ability to capillary transfer a liquid medium, i.e. be saturated with a liquid medium and transport it while preventing leakage due to capillary forces. Examples of capillary-porous elements can also be, for example, fibrous, spongy structures and/or materials having open capillaries and/or pores.

В соответствие с примером осуществления изобретения, приводится устройство генерации аэрозоля, использующее энергию электромагнитного поля для нагрева и вапоризации жидкой среды для аэрозолизации, содержащий капиллярно-пористый компонент, имеющий первую поверхность, проницаемую для жидкой среды, вторую поверхность, проницаемую для электромагнитного поля, и третью поверхность, проницаемую для пара жидкого вещества, выполненный с возможностью капиллярной передачи жидкой среды в направлении от первой поверхности к третьей поверхности под второй поверхностью, при этом капиллярно-пористый компонент выполнен с возможностью пропускания энергии электромагнитного поля.In accordance with an example embodiment of the invention, an aerosol generating device is provided that uses the energy of an electromagnetic field to heat and vaporize a liquid medium for aerosolization, containing a capillary-porous component having a first surface permeable to the liquid medium, a second surface permeable to the electromagnetic field, and a third a surface permeable to vapor of a liquid substance, configured to capillary transfer a liquid medium in the direction from the first surface to a third surface under the second surface, wherein the capillary-porous component is configured to transmit electromagnetic field energy.

Термины "первый", "второй," и т.д. в отношении поверхностей капиллярно-пористого элемента применяется в описании только для удобства различия между поверхностями, а не внесения иерархии в их отношении.The terms "first", "second", etc. in relation to the surfaces of a capillary-porous element, it is used in the description only for the convenience of distinguishing between surfaces, and not to introduce a hierarchy in their relation.

В типичном примере осуществления, капиллярно-пористый компонент выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из соединений оксида алюминия (Al₂O₃) и оксида титана (TiO₂).In a typical embodiment, the capillary porous component is made of a material selected from the group consisting of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and titanium oxide (TiO ₂ ) compounds.

Третья поверхность капиллярно-пористого элемента может содержать вторую поверхность капиллярно-пористого элемента.The third surface of the capillary porous element may comprise a second surface of the capillary porous element.

Вторая поверхность капиллярно-пористого элемента может быть непроницаемой для пара жидкой среды.The second surface of the capillary-porous element may be impermeable to vapor of the liquid medium.

Капиллярно-пористый элемент может содержать множество, предпочтительно массив микроструктур, таких как, например, микростолбики и микросопла, сформированных третьей поверхностью на капиллярно-пористом элемента.The capillary porous element may comprise a plurality, preferably an array, of microstructures, such as, for example, micropillars and micronozzles, formed by a third surface on the capillary porous element.

В предпочтительном примере осуществления капиллярно-пористый элемент выполнен с возможностью пропускания энергии электромагнитного поля, для которого жидкая среда, имеющая толщину слоя менее 1000 мкм является диссипативной.In a preferred embodiment, the capillary-porous element is configured to transmit the energy of an electromagnetic field, for which a liquid medium having a layer thickness of less than 1000 μm is dissipative.

В другом примере устройство генерации аэрозоля, содержащее капиллярно-пористый элемент, может содержать резервуар жидкой среды далее содержащий контейнер, выполненный с возможностью содержания жидкой среды, сопряженный с первой поверхностью капиллярно-пористого элемента; и источник электромагнитного поля, далее содержащий излучатель, направленный к второй поверхности капиллярно-пористого элемента, выполненный с возможностью генерации электромагнитного поля, имеющего энергию, достаточную для вапоризации жидкой среды.In another example, an aerosol generation device comprising a capillary porous element may comprise a reservoir of a liquid medium further comprising a container configured to contain a liquid medium mated to a first surface of the capillary porous element; and a source of an electromagnetic field, further comprising a radiator directed to the second surface of the capillary-porous element, configured to generate an electromagnetic field having energy sufficient to vaporize the liquid medium.

Термин «резервуар» применяется в описание в отношении любого устройства выполненного с возможностью содержать и хранить жидкую среду.The term “reservoir” is used in the description in relation to any device designed to contain and store a liquid medium.

Термин «источник электромагнитного поля» применяется в описание в отношении любого электрического устройства, содержащего по крайней мере элемент, излучающий энергию электромагнитного поля или излучатель, производящий электромагнитное поле за счет движения электрических зарядов. В предпочтительных примерах, излучатель энергии электромагнитного поля может содержать лазер, светоизлучающий диод, лампу, магнетрон, электроды.The term "electromagnetic field source" is used herein to refer to any electrical device containing at least an element that emits electromagnetic field energy or an emitter that produces an electromagnetic field due to the movement of electrical charges. In preferred examples, the electromagnetic field energy emitter may comprise a laser, a light-emitting diode, a lamp, a magnetron, and electrodes.

Источник электромагнитного поля может содержать средство формирования поля, такое как рефлектор, линзу, волновод, резонатор стоячей волны, сконфигурированные электроды.The electromagnetic field source may comprise field generating means such as a reflector, a lens, a waveguide, a standing wave resonator, or configured electrodes.

Капиллярно-пористый элемент, контейнер и излучатель могут быть выполнен с возможностью отсоединения от устройства.The capillary-porous element, container and emitter may be detachable from the device.

В следующем примере, устройство генерации аэрозоля, содержащее капиллярно-пористый элемент, может содержать воздуховод имеющий вход и выход, содержащий по крайней мере вторую или третью сторону капиллярно-пористого элемента.In the following example, an aerosol generating device comprising a capillary porous element may comprise an air duct having an inlet and an outlet comprising at least a second or third side of the capillary porous element.

Капиллярно-пористый элемент может быть выполнен, а источник электромагнитного поля может быть сконфигурирован с возможностью импульсного режима вапоризации, генерируя последовательность импульсов энергии, имеющую такие длительность импульсов и задержки между импульсами, что температура жидкой среды циклически поднимается выше точки кипения жидкой среды во время импульса и падает ниже точки кипения во время задержки между импульсами в последовательности импульсов.The capillary porous element may be configured and the electromagnetic field source may be configured to pulse vaporization, generating a sequence of energy pulses having pulse durations and delays between pulses such that the temperature of the liquid medium cyclically rises above the boiling point of the liquid medium during the pulse and falls below the boiling point during the delay between pulses in a pulse train.

В соответствии с изобретением, способ генерации аэрозоля содержит обеспечение устройством генерации аэрозоля, содержащим капиллярно-пористый элемент, резервуар жидкой среды с контейнером, сопряженным с первой поверхностью капиллярно-пористого элемента, источник электромагнитного поля с излучателем, направленный к второй поверхности капиллярно-пористого элемента; приведение жидкой среды в контакт с первой поверхностью капиллярно-пористого элемента; и генерацию энергии электромагнитного поля, достаточной для вапоризации жидкой среды.In accordance with the invention, a method for generating an aerosol comprises providing an aerosol generation device containing a capillary-porous element, a liquid medium reservoir with a container coupled to the first surface of the capillary-porous element, an electromagnetic field source with a radiator directed to the second surface of the capillary-porous element; bringing the liquid medium into contact with the first surface of the capillary-porous element; and generation of electromagnetic field energy sufficient to vaporize the liquid medium.

Способ генерации аэрозоля может включать обеспечение устройством генерации аэрозоля, содержащим еще и воздуховод, содержащий по крайней мере вторую или третью сторону капиллярно-пористого элемента; и направление воздуха через воздуховод.The aerosol generation method may include providing an aerosol generation device further comprising an air duct containing at least a second or third side of the capillary porous element; and the direction of air through the duct.

Способ генерации аэрозоля в импульсном режиме содержит устройство выполненное с возможностью вапоризации в импульсном режиме; приведение жидкой среды в контакт с первой поверхностью капиллярно-пористого элемента; и генерацию последовательности импульсов энергии электромагнитного поля имеющих длительность импульсов и задержки менее 100 мс, выбранных так, чтобы температура жидкой среды циклически поднималась выше точки кипения во время импульса и опускалась ниже точки кипения во время задержки в последовательности импульсов. При этом, задержка между импульсами в последовательности импульсов может превышать время восполнения жидкой среды, вапоризованной во время импульса, предшествующего задержке.The method for generating an aerosol in a pulsed mode contains a device configured to vaporize in a pulsed mode; bringing the liquid medium into contact with the first surface of the capillary-porous element; and generating a sequence of pulses of electromagnetic field energy having a pulse duration and a delay of less than 100 ms, selected such that the temperature of the liquid medium cyclically rises above the boiling point during the pulse and falls below the boiling point during the delay in the pulse sequence. In this case, the delay between pulses in the pulse sequence may exceed the time of replenishment of the liquid medium vaporized during the pulse preceding the delay.

Настоящее изобретение может быть лучше понято из следующих ниже подробного описания с рисунками.The present invention can be better understood from the following detailed description with drawings.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

ФИГ. 1 - схематический вид генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, имеющим поверхность, проницаемую как для энергии электромагнитного поля, так и для пара жидкой среды.FIG. 1 is a schematic view of an aerosol generator with a capillary-porous element according to the present invention, having a surface permeable to both the energy of the electromagnetic field and the vapor of the liquid medium.

ФИГ. 2 - схематический вид генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, имеющим поверхность, проницаемую для энергии электромагнитного поля, но не проницаемую для пара жидкой среды.FIG. 2 is a schematic view of an aerosol generator with a capillary-porous element according to the present invention, having a surface that is permeable to the energy of an electromagnetic field, but not permeable to the vapor of a liquid medium.

ФИГ. 3 - схематический вид генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, содержащим множество поверхностных микроструктур.FIG. 3 is a schematic view of an aerosol generator with a capillary porous element of the present invention containing a plurality of surface microstructures.

ФИГ. 4 - схематический вид генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, содержащим множество сквозных микроструктур.FIG. 4 is a schematic view of an aerosol generator with a capillary porous element of the present invention containing a plurality of end-to-end microstructures.

ФИГ. 5 - иллюстрация к примеру генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, сконфигурированного для избирательного нагрева водосодержащей жидкой среды энергией электромагнитного поля в инфракрасном диапазоне.FIG. 5 is an illustration of an example of a capillary porous element aerosol generator of the present invention configured to selectively heat an aqueous liquid medium with infrared electromagnetic field energy.

ФИГ. 6 - иллюстрация к примеру генератора аэрозоля с капиллярно-пористым элементом по настоящему изобретению, сконфигурированного для импульсного режима вапоризации.FIG. 6 is an illustration of an example of a capillary porous element aerosol generator of the present invention configured for pulsed vaporization mode.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION OPTIONS

Было бы целесообразным иметь безопасное устройство и способ, позволяющие генерировать аэрозоль при значительно меньшим рисках здоровью пользователя, как представлено ниже.It would be advantageous to have a safe device and method that allows the generation of an aerosol with significantly lower risks to the health of the user, as presented below.

На ФИГ. 1 схематически показан вариант 10 устройства, использующего энергию электромагнитного поля для нагрева и вапоризации жидкой среды, из которой формируется аэрозоль. Как видно на ФИГ. 1, устройство генерации аэрозоля 10 содержит капиллярно-пористый элемент 12, имеющий первую поверхность 122 проницаемую для жидкой среды 14, вторую поверхность 124 проницаемую для энергии электромагнитного поля 16 и третью поверхность 126 проницаемую для пара 142 жидкой среды 14. Капиллярно-пористый элемент 12 выполнен с возможностью капиллярной передачи жидкой среды 12, наподобие фитилю, в направлении от первой поверхности 122 к третьей поверхности 126 под второй поверхностью 124.In FIG. 1 schematically shows version 10 of a device that uses the energy of an electromagnetic field to heat and vaporize a liquid medium from which an aerosol is formed. As seen in FIG. 1, the aerosol generation device 10 contains a capillary-porous element 12 having a first surface 122 permeable to the liquid medium 14, a second surface 124 permeable to the energy of the electromagnetic field 16 and a third surface 126 permeable to the vapor 142 of the liquid medium 14. The capillary-porous element 12 is made with the possibility of capillary transfer of the liquid medium 12, like a wick, in the direction from the first surface 122 to the third surface 126 under the second surface 124.

В соответствии с раскрытым принципом избирательного нагрева, капиллярно-пористый элемент 12 выполнен с возможностью пропускания энергии электромагнитного поля 16 так, что энергия электромагнитного поля 16 увеличивает внутреннюю энергию преимущественно не в материале капиллярно-пористого элемента 12, а в жидкой среде 14, которая может удерживаться в капиллярно-пористой структуре капиллярно-пористого элемента 12. Из-за рефракций и рассеяний на капиллярно-пористой структуре, капиллярно-пористый элемент 12 может не быть прозрачным, даже если выполнен из прозрачного материала, но может диффузно пропускать энергию электромагнитного поля 16. В этих условиях, материал капиллярно-пористого элемента 14 нагревается в меньшей степени, чем жидкая среда 12 когда подвергаются воздействию электромагнитного поля 16.In accordance with the disclosed principle of selective heating, the capillary porous element 12 is configured to transmit the energy of the electromagnetic field 16 so that the energy of the electromagnetic field 16 increases the internal energy primarily not in the material of the capillary porous element 12, but in the liquid medium 14, which can be retained in the capillary-porous structure of the capillary-porous element 12. Due to refractions and scattering on the capillary-porous structure, the capillary-porous element 12 may not be transparent, even if made of a transparent material, but can diffusely transmit the energy of the electromagnetic field 16. B Under these conditions, the material of the capillary-porous element 14 heats up to a lesser extent than the liquid medium 12 when exposed to the electromagnetic field 16.

В вышеприведенном примере, капиллярно-пористый элемент 12 выполнен с возможностью пропускания электромагнитной энергии 16, которая диссипируется в жидкой среде 14. Однако, с точки зрения раскрытого в настоящем изобретении принципа избирательного нагревания, не имеет значения посредством каких специфических механизмов энергия электромагнитного поля 16 может быть преобразована во внутреннюю энергию жидкой среды 14, обуславливая рост температуры жидкой среды 14. Например (не показано), капиллярно-пористый элемент 12 может быть выполнен с возможностью пропускания энергии переменного электромагнитного поля 12, вводимую в электрически проводящую или непроводящую жидкую среду 14 с инициированием роста температуры, например, вследствие индуцирования токов, например вихревых, или, например, колебаний диполярных молекул.In the above example, the capillary-porous element 12 is configured to transmit electromagnetic energy 16, which is dissipated in the liquid medium 14. However, from the point of view of the selective heating principle disclosed in the present invention, it does not matter by what specific mechanisms the energy of the electromagnetic field 16 can be converted into internal energy of the liquid medium 14, causing an increase in the temperature of the liquid medium 14. For example (not shown), the capillary-porous element 12 can be configured to transmit the energy of an alternating electromagnetic field 12 introduced into an electrically conductive or non-conducting liquid medium 14 to initiate growth temperature, for example, due to the induction of currents, such as eddy currents, or, for example, vibrations of dipolar molecules.

Капиллярно-пористый элемент 12 может быть выполнен с применением известных из уровня техники способов изготовления, например, таких фитилеподобных структур, как волокнистые, губчатые, плетенные структуры. Благодаря капиллярным силам, структура капиллярно-пористого элемента 12 удерживает жидкую среду 14 от вытекания, но выпускает жидкую среду 14 при нагреве от воздействия энергией электрического поля 16 из-за падения вязкости, капиллярных сил и давления расширяющегося пара. Капиллярно-пористая структура может иметь вес порядка 100 г/м², толщину, превышающую 0.3 мм и быть механически стабильной, например, подобно известным из уровня техники химически инертным высокотемпературным фильтрам из керамического или стеклянного волокна. Скорость потока жидкости в таких фильтрах обычно выше чем в хлопчатобумажной вате. Пористость капиллярно-пористого элемента 12 может достигать 90%, делая возможным скорость пропускания жидкой среды 14 более 3 мкл/смм², выдерживая давление более 0.3 г/мм² для поддержки целостности в присутствии горячих газов в порах.The capillary-porous element 12 can be made using known in the art manufacturing methods, for example, wick-like structures such as fibrous, spongy, braided structures. Thanks to capillary forces, the structure of the capillary-porous element 12 keeps the liquid medium 14 from flowing out, but releases the liquid medium 14 when heated by the energy of the electric field 16 due to a drop in viscosity, capillary forces and expanding vapor pressure. The capillary-porous structure can have a weight of the order of 100 g/m ² , a thickness exceeding 0.3 mm and be mechanically stable, for example, like chemically inert high-temperature filters made of ceramic or glass fibers known in the prior art. The fluid flow rate in such filters is usually higher than in cotton wool. The porosity of the capillary-porous element 12 can reach 90%, allowing the transmission rate of the liquid medium 14 to exceed 3 μl/ ^cm2 , withstanding pressure greater than 0.3 g/ ^mm2 to maintain integrity in the presence of hot gases in the pores.

Как показано на ФИГ. 1, третья поверхность 126 может содержать вторую поверхность 124 капиллярно-пористого элемента 12 так, что третья и вторая поверхности могут быть физически одной и той же поверхностью. Как нагрев и вапоризация жидкой среды 14 энергией электромагнитного поля 16, так и выпуск пара 142 жидкой среды 14 внаружу капиллярно-пористого элемента 12, например, в окружающий воздух 146, может быть осуществлен через одну и туже поверхность капиллярно-пористого элемента 12.As shown in FIG. 1, the third surface 126 may comprise a second surface 124 of the capillary porous element 12 such that the third and second surfaces may be physically the same surface. Both heating and vaporization of the liquid medium 14 by the energy of the electromagnetic field 16, and the release of steam 142 of the liquid medium 14 outside the capillary-porous element 12, for example, into the surrounding air 146, can be carried out through the same surface of the capillary-porous element 12.

В проиллюстрированном на ФИГ. 2 примере генератора аэрозоля 20, вторая поверхность 124 непроницаема для пара 142 жидкой среды 14. В капиллярно-пористом элементе 12 есть путь для распространения пара 142 жидкой среды 14 из под второй поверхности 124 к третьей поверхности 126 и далее наружу. Нагрев и вапоризация жидкой среды 14 энергией электромагнитного поля 16 в этом примере может производиться под второй поверхностью 124 через второй поверхностью 124, в то время как выпуск пара 142 жидкой среды 14 наружу капиллярно-пористого элемента 12 может быть осуществлен через третью поверхность 126.In illustrated in FIG. 2 example of the aerosol generator 20, the second surface 124 is impermeable to the vapor 142 of the liquid medium 14. In the capillary-porous element 12 there is a path for the vapor 142 of the liquid medium 14 to spread from under the second surface 124 to the third surface 126 and then outward. Heating and vaporization of the liquid medium 14 by the energy of the electromagnetic field 16 in this example can be carried out under the second surface 124 through the second surface 124, while the release of vapor 142 of the liquid medium 14 outside the capillary-porous element 12 can be carried out through the third surface 126.

Показанный на ФИГ. 3 пример генератора аэрозоля 30 содержит капиллярно-пористый элемент 12, имеющий множество, предпочтительно упорядоченный массив, микроструктур 1262, сформированных третьей поверхностью 126 в направлении наружу от капиллярно-пористого элемента 12 для улучшения формирования аэрозоля. Микроструктуры 1262 могут быть, например, выполнены в виде микростолбиков (не показано) или представлять собой естественную шероховатость наподобие микростолбикам (не показано) для увеличения площади третьей поверхности 126 через которую пар 142 жидкой среды 14 может быть выпущен из капиллярно-пористого элемента 12 во время вапоризации.Shown in FIG. 3, an example of an aerosol generator 30 includes a capillary porous element 12 having a plurality, preferably an ordered array, of microstructures 1262 formed by a third surface 126 in an outward direction from the capillary porous element 12 to enhance aerosol generation. The microstructures 1262 may, for example, be in the form of micropillars (not shown) or present a natural roughness like micropillars (not shown) to increase the area of the third surface 126 through which vapor 142 of the liquid medium 14 can be released from the capillary porous element 12 during vaporization.

В другом примере, микроструктуры 1262 могут быть микросоплами, сформированными третьей поверхностью 126 в направлении вовнутрь капиллярно-пористого элемента 12 для улучшения формирования аэрозоля. Термин «микросопло» применяется в описании в отношении к полому устройству, выполненному с возможностью управления, в частности направления и ускорения пара 142 жидкой среды 14, протекающего сквозь микросопло. Микросопла 1262 могут иметь изменяющееся поперечное сечение и конусообразно спрофилированными, как показано на ФИГ. 3. Естественная шероховатость может также обладать направляющим и ускоряющим профилем (не показано). Благодаря проницаемости третьей поверхности 126, расширяющийся горячий пар 142 жидкой среды 14 выводится через поверхность 126 вовнутрь микросопел 1262, которые благодаря своему профилю направляют и ускоряют пар 142 в направлении из под третьей поверхности 126 наружу от микросопел в виде узких направленных струй 144. Падающее давление и температура в паровых струях 144 улучшают формирование аэрозоля в струях 144 при смешивании с окружающим воздухом 146.In another example, the microstructures 1262 may be micronozzles formed by the third surface 126 toward the interior of the capillary porous element 12 to enhance aerosol formation. The term "micro-nozzle" is used in the description in relation to a hollow device configured to control, in particular the direction and acceleration of the vapor 142 of the liquid medium 14 flowing through the micro-nozzle. The micronozzles 1262 may have a variable cross-section and be tapered as shown in FIG. 3. Natural roughness may also have a guiding and accelerating profile (not shown). Due to the permeability of the third surface 126, the expanding hot steam 142 of the liquid medium 14 is discharged through the surface 126 into the micronozzles 1262, which, due to their profile, direct and accelerate the steam 142 in the direction from under the third surface 126 outward from the micronozzles in the form of narrow directed jets 144. The falling pressure and temperature in steam jets 144 improves the formation of aerosol in jets 144 when mixed with ambient air 146.

На Фиг. 4 показан пример генератора аэрозоля 40, в котором микросопла 1262 выполнены сквозными в направлении от второй поверхности 124 капиллярно-пористого элемента 12 для улучшения смешивания с окружающим воздухом 146.In FIG. 4 shows an example of an aerosol generator 40, in which micronozzles 1262 are made through in the direction from the second surface 124 of the capillary-porous element 12 to improve mixing with ambient air 146.

Вторая поверхность 124 капиллярно-пористого элемента 12 в примерах 20, 30, показанных на ФИГ. 2 и ФИГ. 3 может быть выполнена непроницаемой одним из способов, известных из уровня техники, например, соединением, спеканием или сращиванием пористого и непористого слоев одного материала.The second surface 124 of the capillary porous element 12 in examples 20, 30 shown in FIG. 2 and FIG. 3 can be made impermeable by one of the methods known from the prior art, for example, by joining, sintering or splicing porous and non-porous layers of the same material.

ФИГ. 5 является иллюстрацией к примеру генератора аэрозоля 50 в соответствии с настоящим изобретением, в котором материал капиллярно-пористого элемента 12 содержит соединения оксида алюминия (Al₂O₃), такие как, например, сапфир, корунд, алюмоксидная керамика, и/или оксида титана (TiO₂), например титаноксидную керамику. Жидкая среда 14 может содержать композицию глицерина, пропиленгликоля и воды, обычно применяемой для производства вдыхаемого аэрозоля. При этом, энергия электромагнитного поля 16 может перекрывать инфракрасный диапазон. Как показано на ФИГ. 5, например, вода, имеющая спектр потерь 504 может быть более диссипативной для энергии электромагнитного поля 16, чем сапфир, имеющий спектр потерь 502 в инфракрасном диапазоне, так что сапфир имеет спектральное окно пропускания в этом диапазоне, в отличие от диссипативной воды, что делает возможным ее избирательный нагрев энергией электромагнитного поля 16.FIG. 5 is an illustration of an example of an aerosol generator 50 in accordance with the present invention, in which the material of the capillary porous element 12 contains aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) compounds, such as, for example, sapphire, corundum, alumina ceramic, and/or titanium oxide (TiO ₂ ), for example titanium oxide ceramics. Liquid medium 14 may contain a composition of glycerin, propylene glycol and water commonly used to produce a respirable aerosol. In this case, the energy of the electromagnetic field 16 can cover the infrared range. As shown in FIG. 5, for example, water having a loss spectrum 504 may be more dissipative to the energy of the electromagnetic field 16 than sapphire having a loss spectrum 502 in the infrared, so that sapphire has a spectral transmittance window in this range, unlike dissipative water, which makes it is possible to selectively heat it with the energy of an electromagnetic field 16.

Другие примеры могут включать капиллярно-пористый элемент 12 содержащий другие соединения оксида алюминия (Al₂O₃) и оксида титана (TiO₂), имеющими окно пропускания в инфракрасной области спектра и жидкой среды 14, содержащей глицерин, пропиленгликоль и воду, являющимися диссипативными в этом диапазоне спектра. То же относится, например, к микроволновому спектру энергии электромагнитного поля 16 и избирательному нагреву электрически проводящей жидкой среды 14.Other examples may include capillary porous element 12 containing other compounds of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and titanium oxide (TiO ₂ ) having a transmission window in the infrared region of the spectrum and a liquid medium 14 containing glycerin, propylene glycol and water, which are dissipative in this range of the spectrum. The same applies, for example, to the microwave energy spectrum of the electromagnetic field 16 and the selective heating of the electrically conductive liquid medium 14.

В данной группе примеров предпочтительно, чтобы материал капиллярно-пористого элемента 12 пропускал энергию электромагнитного поля 16, для которой слой жидкой среды 14 толщиной менее 1000 мкм был бы диссипативным. В примере проиллюстрированном на ФИГ. 5, капиллярно-пористый элемент 12 выполнен из сапфира для избирательного нагрева жидкой среды 14, содержащей воду, в спектральном диапазоне 506, включающем длину волны от 1.4 мкм до около 10.5 мкм. В пределах этого диапазона, энергия электромагнитного поля 16 диссипируется в слое жидкой среды 14 имеющей толщину менее 1000 мкм.In this group of examples, it is preferable that the material of the capillary-porous element 12 transmits the energy of the electromagnetic field 16, for which a layer of liquid medium 14 with a thickness of less than 1000 μm would be dissipative. In the example illustrated in FIG. 5, the capillary-porous element 12 is made of sapphire for selectively heating the liquid medium 14 containing water in the spectral range 506, including wavelengths from 1.4 μm to about 10.5 μm. Within this range, the energy of the electromagnetic field 16 is dissipated in a layer of liquid medium 14 having a thickness of less than 1000 μm.

На ФИГ. 6 приведены иллюстрации к примеру генератора аэрозоля 60 содержащего капиллярно-пористый элемент, выполненный для работы в импульсном режиме избирательного нагрева и вапоризации. Импульсы 602 электромагнитной энергии 16 могут следовать в последовательности один за другим, обуславливая профиль нагревания 606 жидкой среды 14 и лежащий в области меньших температур профиль нагревания 604 капиллярно-пористого элемента 12. Как показано на ФИГ. 6, последовательность импульсов 602 содержит длительность импульса т и задержку между импульсами δ. Для уменьшения передачи тепла от жидкой среды 14 к материалу капиллярно-пористого элемента 12, предпочтительно, если капиллярно-пористый элемент 12 имеет характеристическое время нагрева (время термической релаксации) меньше, чем длительность импульсов т и характеристическое время нагрева (время термической релаксации) жидкой среды 14 в порах или капиллярах капиллярно-порстого элемента 12. Также предпочтительно, если время термической релаксации и время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 меньше времени задержки δ. Как время термической релаксации, так и время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 ассоциируются с размером пор или капилляров капиллярно-пористого элемента 12. В большинстве практических примеров, как время термической релаксации, так и время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 могут лежать в пределах от около 1 мкс до 100 мс в случае пор или капилляров, имеющих поперечные размеры, лежащие оценочно в пределах от 1 мкм to 500 мкм.In FIG. Figure 6 shows illustrations of an example of an aerosol generator 60 containing a capillary-porous element designed to operate in a pulsed mode of selective heating and vaporization. Pulses 602 of electromagnetic energy 16 can follow in sequence one after another, causing a heating profile 606 of the liquid medium 14 and a lower temperature heating profile 604 of the capillary porous element 12. As shown in FIG. 6, pulse train 602 includes a pulse duration t and a delay between pulses δ. To reduce heat transfer from the liquid medium 14 to the material of the capillary-porous element 12, it is preferable if the capillary-porous element 12 has a characteristic heating time (thermal relaxation time) less than the pulse duration t and the characteristic heating time (thermal relaxation time) of the liquid medium 14 in the pores or capillaries of the capillary-porous element 12. It is also preferable if the thermal relaxation time and the replenishment time of the capillary-porous element 12 are less than the delay time δ. Both the thermal relaxation time and the replenishment time of the capillary porous element 12 are associated with the size of the pores or capillaries of the capillary porous element 12. In most practical examples, both the thermal relaxation time and the replenishment time of the capillary porous element 12 can range from about 1 µs to 100 ms in the case of pores or capillaries having transverse dimensions estimated to be in the range from 1 µm to 500 µm.

В группе примеров, например 10, 20, 30, 40, проиллюстрированных на ФИГ. 1 - ФИГ. 4, генератор аэрозоля содержит резервуар 18, который может содержать контейнер, выполненный с возможностью содержания и хранения жидкой среды 14, сопряженный с первой поверхностью 122 капиллярно-пористого элемента 12; и источник энергии электромагнитного поля 22 далее содержащий излучатель 222, направленный ко второй поверхности 124 капиллярно-пористого элемента 12. Источник энергии электромагнитного поля 22 сконфигурирован с возможностью генерации энергии электромагнитного поля 16 такой величины, чтобы вапоризовать жидкую среду 14 в капиллярно-пористом элементе 12. В примерах генератора аэрозоля 20, 30, 40 пар 142 может выводиться через третью поверхность 126, в то время как вторая поверхность 124, обращенная к излучателю 222 и непроницаемая для пара 142, противостоит третьей поверхности 126, как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 4.In the group of examples, for example 10, 20, 30, 40, illustrated in FIG. 1 - FIG. 4, the aerosol generator includes a reservoir 18, which may include a container configured to contain and store a liquid medium 14 mated to a first surface 122 of the capillary porous element 12; and an electromagnetic field energy source 22 further comprising an emitter 222 directed towards a second surface 124 of the capillary porous element 12. The electromagnetic field energy source 22 is configured to generate electromagnetic field energy 16 of such magnitude as to vaporize the liquid medium 14 in the capillary porous element 12. In the examples of aerosol generator 20, 30, 40, vapor 142 may be discharged through third surface 126 while a second surface 124 facing emitter 222 and impervious to vapor 142 is opposed to third surface 126, as shown in FIG. 2 and FIG. 4.

В примере генератора аэрозоля 10, пар 142 выводится через третью поверхность 126, которая также обращена к излучателю 222, как показано на ФИГ. 1. В этом примере, резервуар 18 содержит первую поверхность 122 капиллярно-пористого элемента 12, обеспечивая интеграцию капиллярно-пористого элемента 12 с резервуаром 18. В других примерах, капиллярно-пористый элемент 12 может выполнять функции контейнера или резервуара и быть самим по себе резервуаром 18. В дальнейших примерах, третья поверхность 126 капиллярно-пористого элемента 12 может располагаться по периферии по отношению к другим поверхностям 122, 124, как в примерах генератора аэрозоля 20, 30, 40, показанного на ФИГ. 2 - ФИГ. 4.In the example of aerosol generator 10, steam 142 is discharged through a third surface 126 that also faces emitter 222, as shown in FIG. 1. In this example, reservoir 18 includes a first surface 122 of capillary porous element 12, allowing integration of capillary porous element 12 with reservoir 18. In other examples, capillary porous element 12 may function as a container or reservoir and be itself a reservoir 18. In further examples, the third surface 126 of the capillary porous element 12 may be located peripherally to the other surfaces 122, 124, as in the examples of the aerosol generator 20, 30, 40 shown in FIG. 2 - FIG. 4.

Источник энергии электромагнитного поля 22 является электрическим устройством, содержащим излучатель 222 и производящим электромагнитное поле за счет движения электрических зарядов в излучающем поле элементе или излучателе 222, как показано на ФИГ. 1. Источник энергии электромагнитного поля может также содержать средства формирования энергии поля 224, например, для направления, или ведения энергии электромагнитного поля 16 к капиллярно-пористому элементу 12, собирать энергию электромагнитного поля 16 на капиллярно-пористом элементе 12, вводить энергию электромагнитного поля 16 в капиллярно-пористый элемент 12. Источник электромагнитной энергии 22 может содержать контролируемое пользователем электрическое устройство управления 226, выполненное с возможностью управления движением электрических зарядов в излучателе 222, а также источник электрической мощности, например, батарею 228, для активации излучателя 222 и устройства управления 226. Излучатель 222 энергии электромагнитного поля 16 может быть выполнен, в зависимости от применяемых диапазонов длин волн, в виде, например, светоизлучающего диода, лазер, лампы инфракрасного диапазона, магнетрона в микроволновом диапазоне, электродов различной конфигурации, например, параллельной или коаксиальной. Средство формирования энергии электромагнитного поля 224 может быть выполнено в виде, например, специфичного для применяемого диапазона длины волны рефлектора, линзы, волновода, резонатора стоячей волны, электродов, например, параллельных или коаксиальных, обеспечивающих наиболее эффективное преобразование энергии электромагнитного поля 16 во внутреннюю энергию жидкой среды 14 в капиллярно-пористом элементе 12. Например, рефлектор 224, выполненный в форме эллипсоида, может быть использован для сбора энергии электромагнитного поля 16 излучателя 222, содержащего галогенную лампу. Другие примеры могут быть приведены из уровня техники.The electromagnetic field energy source 22 is an electrical device comprising an emitter 222 and producing an electromagnetic field by the movement of electrical charges in the field emitting element or emitter 222, as shown in FIG. 1. The electromagnetic field energy source may also include means for generating field energy 224, for example, for directing or guiding the energy of the electromagnetic field 16 to the capillary porous element 12, collecting the energy of the electromagnetic field 16 on the capillary porous element 12, introducing the energy of the electromagnetic field 16 into the capillary porous element 12. The electromagnetic energy source 22 may include a user-controlled electrical control device 226 configured to control the movement of electrical charges in the emitter 222, as well as an electrical power source, such as a battery 228, to activate the emitter 222 and the control device 226 The emitter 222 of the energy of the electromagnetic field 16 can be made, depending on the wavelength ranges used, in the form of, for example, a light-emitting diode, a laser, an infrared lamp, a magnetron in the microwave range, electrodes of various configurations, for example, parallel or coaxial. The means for generating the energy of the electromagnetic field 224 can be made in the form, for example, of a reflector, lens, waveguide, standing wave resonator, specific to the applied wavelength range, electrodes, for example, parallel or coaxial, ensuring the most efficient conversion of the energy of the electromagnetic field 16 into the internal energy of the liquid environment 14 in the capillary-porous element 12. For example, a reflector 224, made in the shape of an ellipsoid, can be used to collect energy from the electromagnetic field 16 of the emitter 222 containing a halogen lamp. Other examples may be given from the prior art.

В примере генератора аэрозоля 50 на ФИГ. 5, источник энергии электромагнитного поля 22 может содержать излучатель 222, например, мощный диод, лазер или лампу инфракрасного диапазона, излучающий энергию электромагнитного поля 16 в диапазоне длин волн приблизительно от 1.4 мкм до 10.5 мкм.In the example of aerosol generator 50 in FIG. 5, electromagnetic field energy source 22 may include an emitter 222, such as a high-power diode, laser, or infrared lamp, that emits electromagnetic field energy 16 in the wavelength range of approximately 1.4 μm to 10.5 μm.

Резервуар 18 может выполнен с возможностью отсоединения, например, вместе с излучателем 222. В другом примере, излучатель 222 может быть сам по себе отсоединяемым, например, для замены.Reservoir 18 may be removable, for example, together with emitter 222. In another example, emitter 222 may itself be detachable, for example, for replacement.

Излучатель 222 может быть выполнен с возможностью экранирования энергии электромагнитного поля 16 в пространстве вне капиллярно-пористого элемента 12.The emitter 222 can be configured to screen the energy of the electromagnetic field 16 in the space outside the capillary-porous element 12.

Как показано на ФИГ. 1 - ФИГ. 4, примеры генератора аэрозоля 10, 20, 30, 40 могут содержать воздуховод 20 имеющий вход 202 и выход 204 и содержащий третью поверхность 126 капиллярно-пористого элемента 12. Вследствие отрицательного давления, обусловленного вдыханием со стороны выхода 204, окружающий воздух 146 проникает через вход 202 в воздуховод 20 и течет по третьей поверхности 126 капиллярно-пористого элемента 12. При смешивании с воздухом 146, пар 142 формирует аэрозоль 206 в струях 144, который вытекает из выхода 204.As shown in FIG. 1 - FIG. 4, examples of aerosol generator 10, 20, 30, 40 may include an air duct 20 having an inlet 202 and an outlet 204 and containing a third surface 126 of capillary porous element 12. Due to the negative pressure caused by inhalation from the outlet 204, ambient air 146 enters through the inlet 202 into the air duct 20 and flows along the third surface 126 of the capillary-porous element 12. When mixed with air 146, steam 142 forms an aerosol 206 in jets 144, which flows from outlet 204.

В примерах генератора аэрозоля 10, 20, 30, показанных на ФИГ. 1 - ФИГ. 3 воздуховод 20 направляет окружающий воздух 146 вдоль капиллярно-пористого элемента 12. В примере генератора аэрозоля 40, показанном на ФИГ. 4, воздуховод 20 направляет окружающий воздух 146 через капиллярно-пористый элемент 12, точнее через микросопла 1264 сформированные третьей поверхностью 126 капиллярно-пористого элемента 12. Во время вапоризации, расширяющийся пар 142 выводится из капиллярно-пористого элемента 12 через третью поверхность 126 вовнутрь микросопел 1264 и затем, движимые негативным давлением вдоха пользователя, ускоряются микросоплами 1264 и выводятся наружу от капиллярно-пористого элемента 12 в форме тонких направленных высокоскоростных паровых струй 144. Падение давления и температуры в микросоплах 1264 и струях 144 благоприятно влияют на формирование аэрозоля 204.In the aerosol generator examples 10, 20, 30 shown in FIG. 1 - FIG. 3, air duct 20 directs ambient air 146 along capillary porous member 12. In the example of aerosol generator 40 shown in FIG. 4, the air duct 20 directs the ambient air 146 through the capillary-porous element 12, more precisely through the micronozzles 1264 formed by the third surface 126 of the capillary-porous element 12. During vaporization, the expanding steam 142 is removed from the capillary-porous element 12 through the third surface 126 into the micronozzles 1264 and then, driven by the negative pressure of the user's inhalation, are accelerated by the micronozzles 1264 and are discharged outward from the capillary-porous element 12 in the form of thin, directed, high-speed steam jets 144. The pressure and temperature drops in the micronozzles 1264 and jets 144 favorably influence the formation of an aerosol 204.

В проиллюстрированном на ФИГ. 6 примере, капиллярно-пористый элемент 12 может быть выполнен, источник энергии электромагнитного поля 22 может быть сконфигурирован с возможностью вапоризации в импульсном режиме. При этом, электрическое устройство управления 226 и излучатель 222 могут быть выполнены с возможностью излучения энергии электромагнитного поля 16 в виде последовательности импульсов 602, имеющей длительность импульсов т и время задержки между импульсами δ, как показано на ФИГ 6. В импульсном режиме, температура жидкой среды 14 периодически поднимается выше токи кипения Т_в во время длительности импульса т и падает ниже точки кипения Т_в во время длительности задержки δ между импульсами, обуславливая профиль нагрева 606 жидкой среды 14 и, лежащий в области более низких температур, профиль нагрева 604 капиллярно-пористого элемента 12. В данном примере, капиллярно-пористый элемент 12 имеет характеристическое время нагрева (время термической релаксации) меньше, чем длительность импульсов т и характеристическое время нагрева (время термической релаксации) жидкой среды 14 в порах и капиллярах капиллярно-пористого элемента 12. В данном примере является предпочтительным, если капиллярно-пористый элемент 12 имеет время термической релаксации и время восполнения вапоризованной во время импульса жидкой среды 14 меньше, чем время задержки δ. Как время термической релаксации, так и время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 ассоциируются с размером пор или капилляров капиллярно-пористого элемента 12. В большинстве практических примеров, как время термической релаксации, так и время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 могут лежать в пределах от около 1 мкс до 100 мс в случае пор или капилляров, имеющих поперечные размеры, лежащие оценочно в пределах от 1 мкм до 500 мкм.In illustrated in FIG. 6 example, the capillary-porous element 12 can be made, the electromagnetic field energy source 22 can be configured to vaporize in a pulsed mode. In this case, the electrical control device 226 and the emitter 222 can be configured to emit energy from the electromagnetic field 16 in the form of a pulse train 602 having a pulse duration t and a delay time between pulses δ, as shown in FIG 6. In pulsed mode, the temperature of the liquid medium 14 periodically rises above the boiling point T _in during the pulse duration t and falls below the boiling point T _in during the delay duration δ between pulses, causing the heating profile 606 of the liquid medium 14 and, lying in the region of lower temperatures, the heating profile 604 of the capillary-porous element 12. In this example, the capillary-porous element 12 has a characteristic heating time (thermal relaxation time) less than the pulse duration t and the characteristic heating time (thermal relaxation time) of the liquid medium 14 in the pores and capillaries of the capillary-porous element 12. B In this example, it is preferable if the capillary-porous element 12 has a thermal relaxation time and a replenishment time of the liquid medium 14 vaporized during the pulse less than the delay time δ. Both the thermal relaxation time and the replenishment time of the capillary porous element 12 are associated with the size of the pores or capillaries of the capillary porous element 12. In most practical examples, both the thermal relaxation time and the replenishment time of the capillary porous element 12 can range from about 1 μs to 100 ms in the case of pores or capillaries having transverse dimensions estimated to be in the range from 1 μm to 500 μm.

В соответствии с настоящим изобретением раскрывается способ генерации аэрозоля, включающий обеспечение устройством генерации аэрозоля, содержащим, как раскрыто выше, капиллярно-пористый элемент 12, выполненный с возможностью передачи энергии электромагнитного поля 16, например, в спектральном диапазоне 506, показанном на ФИГ. 5; резервуар 18 выполненный с возможностью содержания жидкой среды 14, диссипативной, например, в диапазоне 506, сопряженная с первой поверхностью 122 капиллярно-пористого элемента 12; и источник энергии электромагнитного поля 22 с излучателем 222, направленным к второй поверхности 124, выполненным с возможностью излучения энергии электромагнитного поля 16, например в спектральном диапазоне 506. Предпочтительными выбором в спектральном диапазне 506 могут быть спектральные полосы 1400 нм - 1900 нм, 2700 нм - 3300 нм, 6000 нм - 10000 нм. Жидкая среда 14 приводится в соприкосновение с первой поверхностью 122 капиллярно-пористого элемента 12, что может также включать шаг наполнения резервуара 18 жидкой средой 14. Излучатель 222 источника энергии электромагнитного поля 22 излучает энергию электромагнитного поля 16, например в спектральном диапазоне 506, достаточную для инициирования вапоризации жидкой среды 12 в капиллярно-пористом элементе 12.In accordance with the present invention, a method of generating an aerosol is disclosed, including providing an aerosol generating device comprising, as disclosed above, a capillary porous element 12 configured to transmit energy from an electromagnetic field 16, for example, in the spectral range 506 shown in FIG. 5; a reservoir 18 configured to contain a liquid medium 14, dissipative, for example, in the range 506, associated with the first surface 122 of the capillary-porous element 12; and an electromagnetic field energy source 22 with an emitter 222 directed toward the second surface 124 configured to emit electromagnetic field energy 16, for example, in the spectral range 506. Preferred choices in the spectral range 506 may be the spectral bands 1400 nm - 1900 nm, 2700 nm - 3300 nm, 6000 nm - 10000 nm. The liquid medium 14 is brought into contact with the first surface 122 of the capillary porous element 12, which may also include the step of filling the reservoir 18 with the liquid medium 14. The emitter 222 of the electromagnetic field energy source 22 emits energy from the electromagnetic field 16, for example in the spectral range 506, sufficient to initiate vaporization of the liquid medium 12 in the capillary-porous element 12.

Капиллярно-пористый элемент 12, излучатель 22, резервуар 18, могут быть выполнены с возможностью отсоединения и, тем самым, замены. Способ генерации аэрозоля в этом случае может включать шаг отсоединения и, тем самым, замены вышеназванных элементов.Capillary-porous element 12, emitter 22, reservoir 18 can be detached and, thereby, replaced. The aerosol generation method in this case may include the step of detaching and thereby replacing the above-mentioned elements.

При наличии в устройстве генерации аэрозоля воздухопровода 20, способ генерации аэрозоля может содержать шаг направления воздуха 146 через воздухопровод, например, во время затяжки или вдоха пользователя.If the aerosol generating device has an air conduit 20, the aerosol generation method may comprise the step of directing air 146 through the air conduit, for example, during a puff or inhalation by the user.

Капиллярно-пористый элемент 12 может быть выполнен, а источник энергии электромагнитного поля 22 может быть сконфигурирован с возможностью импульсного избирательного нагрева и вапоризации. Управляющее устройство 224 управляет излучателем 222 так, что тот генерирует энергию электромагнитного поля 16 в виде последовательности импульсов энергии 602, как показано на ФИГ. 6, имеющей длительность импульсов, в соответствии со способом в этом случае, длительность импульсов т и задержки 5 менее 100 мс, в пределах 1 мкс до 100 мс. Энергия электромагнитного поля 602 обуславливает периодический рост температуры 606 жидкой среды 14 выше точки кипения Т_в в течении длительности импульсов и падение температуры ниже точки кипения ниже точки кипения Т_в во время задержки между в последовательности импульсов 602. Импульсы 602 электромагнитной энергии 16 могут следовать в последовательности один за другим, обуславливая профиль нагревания 606 жидкой среды 14 и лежащий в области меньших температур из-за избирательного нагрева профиль нагревания 604 капиллярно-пористого элемента 12. Предпочтительно, если характеристическое время нагрева (время термической релаксации) и время время восполнения капиллярно-пористого элемента 12 жидкой средой 14 меньше, чем 100 мс, в пределах 1 мкс до 100 мс.The capillary porous element 12 may be configured and the electromagnetic field energy source 22 may be configured to pulse selectively heat and vaporize. The control device 224 controls the emitter 222 so that it generates electromagnetic field energy 16 in the form of a train of energy pulses 602, as shown in FIG. 6, having a pulse duration, in accordance with the method in this case, a pulse duration t and a delay 5 of less than 100 ms, within the range of 1 μs to 100 ms. The energy of the electromagnetic field 602 causes the temperature 606 of the liquid medium 14 to periodically rise above the boiling point T _in during the duration of the pulses and the temperature drops below the boiling point below the boiling point T _in during the delay between in the sequence of pulses 602. Pulses 602 of electromagnetic energy 16 can follow in sequence one after the other, causing the heating profile 606 of the liquid medium 14 and the heating profile 604 of the capillary-porous element 12, which lies in the region of lower temperatures due to selective heating. It is preferable if the characteristic heating time (thermal relaxation time) and the replenishment time of the capillary-porous element 12 liquid medium 14 less than 100 ms, within 1 μs to 100 ms.

Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами осуществления, приведеными в качестве примеров. Объем настоящего изобретения скорее включает как комбинации, так и субкомбинации различных признаков, описанных выше, а также их вариации и модификации, которые могут возникнуть у специалистов в данной области после прочтения предшествующего описания и которые не раскрыты в предшествующем уровне техники.The present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments. Rather, the scope of the present invention includes both combinations and subcombinations of the various features described above, as well as variations and modifications thereof, which may occur to those skilled in the art after reading the foregoing description and which are not disclosed in the prior art.

Claims

1. A device for generating an aerosol by exposure to the energy of an electromagnetic field on a liquid medium, containing a capillary-porous component configured to capillary transfer the liquid medium, wherein the capillary-porous component is configured to transmit the energy of the electromagnetic field.

2. The device according to claim 1, wherein the capillary-porous component contains aluminum oxide and/or titanium oxide.

3. The device according to claim 1, wherein the capillary-porous component has a first surface permeable to a liquid medium, a second surface permeable to the energy of an electromagnetic field, and a third surface permeable to vapor of a liquid medium, and is configured for capillary transfer of a liquid medium in a direction from the first surface to the third surface below the second surface.

4. The device according to claim 3, wherein the third surface of the capillary-porous component comprises a second surface of the capillary-porous component.

5. The device according to claim 3, wherein the second surface of the capillary-porous component is impermeable to vapor of the liquid medium.

6. The device according to claim 3, wherein a plurality of microstructures are formed by the third surface of the capillary-porous component.

7. The device according to claim 6, in which the microstructures have the form of micropillars and/or micronozzles and/or similar roughnesses.

8. The device according to claim 7, in which the micronozzles are through micronozzles extended from the second surface of the capillary-porous component.

9. The device according to claim 1, in which the energy of the electromagnetic field is dissipated in a layer of liquid medium for aerosolization less than 1000 microns thick.

10. The device according to claim 3, containing a reservoir of a liquid medium, containing a container configured to contain a liquid medium and associated with the first surface of the capillary-porous component, and an electromagnetic field energy source containing a radiator that emits electromagnetic field energy in the direction to the second surface capillary-porous component.

11. The device according to claim 10, in which the emitter is configured to screen the energy of the electromagnetic field in space outside the capillary-porous component.

12. The device according to claim 10, in which the electromagnetic field energy source as an emitter contains at least one of the following radiation means: laser, light-emitting diode, lamp, magnetron, electrodes.

13. The device according to claim 12, in which the electromagnetic field energy source, containing electrodes as a radiator, is designed to act on an electrically conductive and/or polar liquid medium.

14. The device according to claim 10, wherein the electromagnetic field energy source contains at least one of the following means for generating and introducing electromagnetic field energy into the capillary-porous component: a reflector, a lens, a waveguide, a standing wave resonator, electrodes.

15. The device according to claim 10, wherein the electromagnetic field energy emitter and the capillary-porous component with the container are designed to be separately detachable.

16. The device of claim 10, comprising an air duct comprising at least a second or third surface of the capillary porous component, the air duct being partially formed by a plurality of microstructures.

17. The device according to claim 10, wherein the electromagnetic field energy source is configured to generate a sequence of electromagnetic field energy pulses having a duration and delay in the range from 1 μs to 100 ms, consistent with the time of thermal relaxation of the liquid medium in the capillary pores of the capillary-porous component for selective heating of a liquid medium with vaporization in a pulsed mode.

18. A method for generating an aerosol, comprising: providing a device according to claim 10; bringing the liquid medium into contact with a first surface of the capillary-porous component; and generation of electromagnetic field energy sufficient to vaporize the liquid medium.

19. A method for generating an aerosol, comprising: providing a device according to claim 15; bringing the liquid medium into contact with a first surface of the capillary-porous component; generating electromagnetic field energy sufficient to vaporize a liquid medium; and detaching at least the capillary porous component or container or electromagnetic field energy emitter for replacement.

20. A method for generating an aerosol, comprising: providing the device according to claim 16; bringing the liquid medium into contact with a first surface of the capillary-porous component; generating electromagnetic field energy sufficient to vaporize a liquid medium; and the direction of air through the duct.

21. A method for generating an aerosol, comprising: providing a device according to claim 17; bringing the liquid medium into contact with a first surface of the capillary-porous component; and generating a sequence of electromagnetic field energy pulses having a duration and delay in the range from 1 μs to 100 ms, coordinated with the time of thermal relaxation of the liquid medium in the capillary pores of the capillary-porous component for selective heating of the liquid medium with vaporization in a pulsed mode.

22. The method according to claim 21, in which the duration of the delay between pulses is coordinated with the time of replenishment of the liquid medium vaporized during the pulse preceding the delay.