RU2817278C2 - System, device and method for generating aerosol using dielectric heating - Google Patents
System, device and method for generating aerosol using dielectric heating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817278C2 RU2817278C2 RU2022103574A RU2022103574A RU2817278C2 RU 2817278 C2 RU2817278 C2 RU 2817278C2 RU 2022103574 A RU2022103574 A RU 2022103574A RU 2022103574 A RU2022103574 A RU 2022103574A RU 2817278 C2 RU2817278 C2 RU 2817278C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerosol
- substrate
- cavity
- electromagnetic field
- aerosol generating
- Prior art date
Links
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 266
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 123
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 68
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 45
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 claims description 24
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 66
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 29
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 18
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 12
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 10
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 10
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 6
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- NOOLISFMXDJSKH-UTLUCORTSA-N (+)-Neomenthol Chemical compound CC(C)[C@@H]1CC[C@@H](C)C[C@@H]1O NOOLISFMXDJSKH-UTLUCORTSA-N 0.000 description 4
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NOOLISFMXDJSKH-UHFFFAOYSA-N DL-menthol Natural products CC(C)C1CCC(C)CC1O NOOLISFMXDJSKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- -1 glycerol mono- Chemical class 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229940041616 menthol Drugs 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N dimethyl tetradecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCCCC(=O)OC ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AIBWPBUAKCMKNS-PPHPATTJSA-N 2-hydroxybenzoic acid;3-[(2s)-1-methylpyrrolidin-2-yl]pyridine Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O.CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 AIBWPBUAKCMKNS-PPHPATTJSA-N 0.000 description 1
- SDVKWBNZJFWIMO-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid;3-(1-methylpyrrolidin-2-yl)pyridine Chemical compound CN1CCCC1C1=CC=CN=C1.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O SDVKWBNZJFWIMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWTHFJXLFGINSW-PPHPATTJSA-N 2-hydroxypropanoic acid;3-[(2s)-1-methylpyrrolidin-2-yl]pyridine Chemical compound CC(O)C(O)=O.CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 VWTHFJXLFGINSW-PPHPATTJSA-N 0.000 description 1
- MMOPGICOOYBFJU-UHFFFAOYSA-N 3-(1-methylpyrrolidin-2-yl)pyridine;2-oxopropanoic acid Chemical compound CC(=O)C(O)=O.CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 MMOPGICOOYBFJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000167854 Bourreria succulenta Species 0.000 description 1
- 244000223760 Cinnamomum zeylanicum Species 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- 244000131522 Citrus pyriformis Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000001238 Gaultheria procumbens Species 0.000 description 1
- 235000007297 Gaultheria procumbens Nutrition 0.000 description 1
- 229920002230 Pectic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 235000009499 Vanilla fragrans Nutrition 0.000 description 1
- 244000263375 Vanilla tahitensis Species 0.000 description 1
- 235000012036 Vanilla tahitensis Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 235000019693 cherries Nutrition 0.000 description 1
- 235000019506 cigar Nutrition 0.000 description 1
- 235000017803 cinnamon Nutrition 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N dimethyl dodecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCC(=O)OC IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 239000003571 electronic cigarette Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000008263 liquid aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- OSWPMRLSEDHDFF-UHFFFAOYSA-N methyl salicylate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1O OSWPMRLSEDHDFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940069688 nicotine bitartrate Drugs 0.000 description 1
- LDMPZNTVIGIREC-ZGPNLCEMSA-N nicotine bitartrate Chemical compound O.O.OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O.OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O.CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 LDMPZNTVIGIREC-ZGPNLCEMSA-N 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000006223 plastic coating Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к системе и способу для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к системе и способу нагревания субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля для вдыхания пользователем.The present invention relates to a system and method for generating an aerosol from an aerosol-forming substrate. More particularly, the present invention relates to a system and method for heating an aerosol-forming substrate to generate an aerosol for inhalation by a user.
Доступно множество различных типов персональных испарителей и продуктов с нагревом без сжигания, которые генерируют вдыхаемый аэрозоль из субстрата, образующего аэрозоль. Некоторые из этих систем нагревают жидкую композицию, а другие нагревают твердую табачную смесь. Почти все доступные системы нагревают субстрат, образующий аэрозоль, путем проведения тепла от нагревательного элемента к субстрату, образующему аэрозоль. Чаще всего это достигается путем пропускания электрического тока через электрически резистивный нагревательный элемент, что приводит к джоулеву нагреву нагревательного элемента. Также были предложены системы индукционного нагрева, в которых джоулев нагрев происходит в результате вихревых токов, индуцированных в нагревательном токоприемном элементе.There are many different types of personal vaporizers and heated non-combustion products available that generate a respirable aerosol from an aerosol-forming substrate. Some of these systems heat the liquid composition, while others heat the solid tobacco mixture. Almost all available systems heat the aerosol-forming substrate by conducting heat from a heating element to the aerosol-forming substrate. This is most often achieved by passing an electric current through an electrically resistive heating element, resulting in Joule heating of the heating element. Induction heating systems have also been proposed in which Joule heating occurs as a result of eddy currents induced in the heating element.
Одной из проблем этих систем является то, что они дают неравномерный нагрев субстрата, образующего аэрозоль. Часть субстрата, образующего аэрозоль, наиболее близко расположенная к нагревательному элементу, нагревается быстрее или до более высокой температуры, чем части субстрата, образующего аэрозоль, более удаленные от нагревательного элемента. Для устранения этой проблемы использовались различные конструкции. В некоторых конструкциях используется множество нагревательных элементов для обеспечения возможности распределения тепла или нагрева различных частей субстрата в разное время. В других конструкциях только малая часть субстрата, образующего аэрозоль, переносится к нагревательному элементу, таким образом, что только эта малая часть испаряется перед переносом другой части субстрата, образующего аэрозоль, к нагревательному элементу.One of the problems with these systems is that they provide uneven heating of the aerosol-forming substrate. The portion of the aerosol-forming substrate closest to the heating element is heated faster or to a higher temperature than portions of the aerosol-forming substrate further away from the heating element. Various designs have been used to overcome this problem. Some designs use multiple heating elements to allow heat to be distributed or to heat different parts of the substrate at different times. In other designs, only a small portion of the aerosol-forming substrate is transferred to the heating element such that only that small portion is vaporized before transferring another portion of the aerosol-forming substrate to the heating element.
Было бы желательно обеспечить равномерный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, чтобы обеспечить большую гибкость конструкции и лучший контроль нагрева, с сохранением возможности реализации в компактной портативной системе.It would be desirable to provide uniform heating of the aerosol-forming substrate in a manner that provides greater design flexibility and better heating control while still being feasible in a compact, portable system.
Согласно настоящему изобретению предложено устройство, генерирующее аэрозоль, для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит:The present invention provides an aerosol generating device for heating an aerosol generating substrate to generate an aerosol, the aerosol generating device comprising:
полость субстрата, выполненную с возможностью размещения субстрата, образующего аэрозоль; иa substrate cavity configured to accommodate an aerosol-forming substrate; And
генератор электромагнитного поля, выполненный с возможностью генерирования радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля в полости субстрата, при этом генератор электромагнитного поля содержит полупроводниковый РЧ транзистор.an electromagnetic field generator configured to generate a radio frequency (RF) electromagnetic field in the substrate cavity, the electromagnetic field generator comprising a semiconductor RF transistor.
Устройство может обеспечивать диэлектрический нагрев субстрата, образующего аэрозоль. Диэлектрический нагрев может быть равномерным в пределах объема субстрата, образующего аэрозоль, без образования горячих точек. Нагрев также не требует контакта между нагревательным элементом и субстратом, образующим аэрозоль. Это означает, что нет необходимости очищать нагревательный элемент, на котором накапливается аэрозольный остаток. Устройство обеспечивает значительную гибкость конструкции с точки зрения формы, объема и состава субстрата, образующего аэрозоль, и, соответственно, формы и объема полости субстрата.The device can provide dielectric heating of the substrate forming the aerosol. Dielectric heating can be uniform within the volume of the aerosol-forming substrate without the formation of hot spots. Heating also does not require contact between the heating element and the aerosol-forming substrate. This means that there is no need to clean the heating element on which aerosol residue has accumulated. The device provides significant design flexibility in terms of the shape, volume and composition of the aerosol-forming substrate, and, accordingly, the shape and volume of the substrate cavity.
Использование полупроводникового РЧ преобразователя позволяет сделать устройство компактным. Возможно изготовление устройства, которое легко помещается в одной руке пользователя. Обычным средством получения радиочастотного излучения для нагрева, например, в бытовых микроволновых печах, является магнетрон. Магнетроны громоздки и требуют очень высокого напряжения для работы, что делает их непригодными для портативного устройства. Кроме того, магнетроны характеризуются относительно нестабильной частотой на выходе и относительно коротким сроком службы. РЧ транзистор может обеспечивать стабильную работу в течение многих циклов использования и требует значительно более низких рабочих напряжений.The use of a semiconductor RF converter allows the device to be compact. It is possible to manufacture a device that easily fits in one hand of the user. A common means of producing radio frequency radiation for heating, such as in household microwave ovens, is a magnetron. Magnetrons are bulky and require very high voltage to operate, making them unsuitable for a portable device. In addition, magnetrons are characterized by a relatively unstable output frequency and a relatively short service life. The RF transistor can provide stable operation over many cycles of use and requires significantly lower operating voltages.
Полупроводниковый РЧ транзистор выполнен с возможностью генерирования и усиления радиочастотного электромагнитного поля, что является преимуществом. Использование одного транзистора для обеспечения генерирования и усиления радиочастотного электромагнитного поля позволяет создать компактное устройство.The semiconductor RF transistor is configured to generate and amplify a radio frequency electromagnetic field, which is advantageous. The use of a single transistor to generate and amplify the radio frequency electromagnetic field allows for the creation of a compact device.
Используемый в данном документе термин «радиочастотный (РЧ)» означает частоту от 3 Гц до 3 ТГц и включает микроволны. Предпочтительно, радиочастотное электромагнитное поле имеет частоту от 500 МГц до 50 ГГц, более предпочтительно от 900 МГц до 30 ГГц. Радиочастотное электромагнитное поле может иметь частоту от 900 МГц до 5 ГГц. В одном варианте осуществления радиочастотное электромагнитное поле имеет частоту приблизительно 2,4 ГГц.As used herein, the term “radio frequency (RF)” means a frequency between 3 Hz and 3 THz and includes microwaves. Preferably, the radio frequency electromagnetic field has a frequency of 500 MHz to 50 GHz, more preferably 900 MHz to 30 GHz. Radio frequency electromagnetic fields can range from 900 MHz to 5 GHz. In one embodiment, the radio frequency electromagnetic field has a frequency of approximately 2.4 GHz.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» означает субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут высвобождаться посредством нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, обычно является частью изделия, генерирующего аэрозоль.As used herein, the term "aerosol-forming substrate" means a substrate capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. Such volatile compounds can be released by heating the substrate to form an aerosol. The aerosol-generating substrate is typically part of the aerosol-generating article.
В контексте данного документа термин «изделие, генерирующее аэрозоль» относится к изделию, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть изделием, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый пользователем, затягивающимся или делающим затяжку из мундштука. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть одноразовым. Изделие, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табак, может называться табачным стиком.As used herein, the term “aerosol-generating article” refers to an article containing an aerosol-forming substrate that is capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. For example, an aerosol-generating product may be a product that generates an aerosol that is directly inhaled by a user inhaling or taking a puff from a mouthpiece. The aerosol-generating product may be disposable. An article containing a substrate that forms an aerosol containing tobacco may be referred to as a tobacco stick.
В контексте данного документа термин «устройство, генерирующее аэрозоль» относится к устройству, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Изделие, генерирующее аэрозоль, выполнено отдельно от устройства, генерирующего аэрозоль, и выполнено с возможностью комбинации с ним для нагрева изделия, генерирующего аэрозоль.As used herein, the term “aerosol generating device” refers to a device that interacts with an aerosol-forming substrate to generate an aerosol. The aerosol generating article is configured separately from the aerosol generating device and is configured to be combined with it to heat the aerosol generating article.
В контексте данного документа термин «система, генерирующая аэрозоль» относится к комбинации устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль. В системе, генерирующей аэрозоль, изделие, генерирующее аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, взаимодействуют для генерирования аэрозоля.As used herein, the term “aerosol generating system” refers to the combination of an aerosol generating device and an aerosol generating article. In an aerosol generating system, an aerosol generating article and an aerosol generating device cooperate to generate an aerosol.
Полость субстрата может содержать одну или более внешних стенок, образованных из материала, непрозрачного для радиочастотного электромагнитного поля. В указанных одной или более внешних стенках могут быть образованы одна или более прорезей для проникновения электромагнитного поля в полость субстрата. Желательно, чтобы электромагнитное излучение, генерируемое генератором электромагнитного поля, было локализовано в полости субстрата. Это необходимо как для обеспечения эффективного нагрева, так и для предотвращения утечки излучения. Такая утечка излучения может повредить другие компоненты системы, включая сам генератор электромагнитного поля. Также желательно минимизировать воздействие РЧ излучения на пользователя. Внешние стенки могут содержать любой подходящий материал, который не является прозрачным для РЧ излучения, например, алюминий, нержавеющую сталь, серебро или золото. Внешние стенки могут иметь полированную поверхность для улучшения отражения РЧ излучения внутри полости.The substrate cavity may include one or more outer walls formed from a material that is opaque to the radio frequency electromagnetic field. One or more slits may be formed in said one or more outer walls for penetration of the electromagnetic field into the cavity of the substrate. It is desirable that the electromagnetic radiation generated by the electromagnetic field generator be localized in the cavity of the substrate. This is necessary both to ensure efficient heating and to prevent radiation leakage. This leakage of radiation can damage other components of the system, including the electromagnetic field generator itself. It is also desirable to minimize the user's exposure to RF radiation. The outer walls may comprise any suitable material that is not transparent to RF radiation, such as aluminum, stainless steel, silver or gold. The outer walls may have a polished surface to improve RF reflection within the cavity.
Однако должна быть обеспечена возможность попадания излучения в полость субстрата. Обеспечение одной или более прорезей, через которые может проходить электромагнитное поле, позволяет электромагнитному полю проникать в полость субстрата. По меньшей мере одна из указанных одной или более прорезей может иметь L-образную, S-образную, T-образную или I-образную форму.However, it must be possible for radiation to enter the cavity of the substrate. Providing one or more slits through which the electromagnetic field can pass allows the electromagnetic field to penetrate the cavity of the substrate. At least one of the one or more slots may be L-shaped, S-shaped, T-shaped or I-shaped.
Полость субстрата может включать стенки, прозрачные для радиочастотного электромагнитного поля. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть заключен в обертку или контейнер, образованные из материала, непрозрачного для радиочастотного электромагнитного поля, и одна или более прорезей могут быть образованы в обертке или контейнере для обеспечения проникновения электромагнитного поля.The substrate cavity may include walls that are transparent to the radio frequency electromagnetic field. The aerosol-forming substrate may be enclosed in a wrapper or container formed from a material that is opaque to the radio frequency electromagnetic field, and one or more slits may be formed in the wrapper or container to allow penetration of the electromagnetic field.
Полость субстрата может содержать несквозную полость, имеющую открытый конец и закрытый конец. Полость субстрата может быть выполнена с возможностью размещения изделия, образующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, через открытый конец. Полость субстрата может быть выполнена с возможностью удержания субстрата, образующего аэрозоль, в полости субстрата.The substrate cavity may comprise a non-through cavity having an open end and a closed end. The substrate cavity may be configured to accommodate an aerosol-forming article containing an aerosol-forming substrate through the open end. The substrate cavity may be configured to retain the aerosol-forming substrate within the substrate cavity.
Устройство может включать затвор или мундштук для покрытия открытого конца полости субстрата при использовании. Затвор или мундштук может включать экран против излучения, выполненный с возможностью отражения радиочастотного электромагнитного излучения. В качестве альтернативы или дополнительно, изделие, образующее аэрозоль, может содержать экран против излучения, выполненный с возможностью отражения радиочастотного электромагнитного излучения. Один или более экранов против излучения могут быть проницаемыми для текучей среды для обеспечения прохождения через них генерируемого аэрозоля. Например, экран против излучения может содержать металлическую сетку.The device may include a closure or mouthpiece for covering the open end of the substrate cavity when in use. The closure or mouthpiece may include an anti-radiation shield configured to reflect radio frequency electromagnetic radiation. Alternatively or additionally, the aerosol generating article may comprise a radiation shield configured to reflect radio frequency electromagnetic radiation. One or more radiation shields may be fluid permeable to allow the generated aerosol to pass through. For example, the radiation shield may contain a metal mesh.
Устройство может содержать впуск для воздуха и выпуск для воздуха. Между впуском для воздуха и выпуском для воздуха может быть определен канал для потока воздуха. Канал для потока воздуха может проходить через полость субстрата или мимо нее. В вариантах осуществления, в которых канал для потока воздуха проходит через полость субстрата или через генерируемое радиочастотное электромагнитное поле, канал для потока воздуха может содержать лабиринтную часть, проходящую через один или более экранирующих элементов против излучения, для предотвращения выхода РЧ излучения через впуск для воздуха или выпуск для воздуха. В качестве альтернативы или дополнительно, в канале для потока воздуха могут быть предусмотрены один или более проницаемых для текучей среды экранирующих элементов против излучения.The device may include an air inlet and an air outlet. An air flow path may be defined between the air inlet and the air outlet. The air flow path may extend through or past the substrate cavity. In embodiments in which the airflow passage passes through a substrate cavity or through a generated RF electromagnetic field, the airflow passage may include a labyrinth portion extending through one or more radiation shielding elements to prevent RF radiation from escaping through the air inlet or air release. Alternatively or additionally, one or more fluid-permeable radiation shielding elements may be provided in the air flow channel.
Устройство может содержать кожух устройства. Устройство может содержать полость локализации излучения внутри кожуха, при этом полость локализации излучения окружает полость субстрата или прилегает к ней. Полость локализации излучения может быть выполнена с возможностью проникновения радиочастотного электромагнитного поля в полость субстрата через одну или более прорезей или точек входа. РЧ излучение может свободно распространяться в полости локализации излучения. Полость локализации излучения может содержать волновод. Полость локализации излучения может иметь внешние стенки, которые не являются прозрачными для радиочастотного электромагнитного излучения.The device may include a device housing. The device may include a radiation localization cavity within the housing, wherein the radiation localization cavity surrounds or is adjacent to the substrate cavity. The radiation localization cavity may be configured to allow the radiofrequency electromagnetic field to enter the substrate cavity through one or more slots or entry points. RF radiation can propagate freely in the radiation localization cavity. The radiation localization cavity may contain a waveguide. The radiation localization cavity may have external walls that are not transparent to radio frequency electromagnetic radiation.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать резонирующую полость между полостью субстрата и генератором электромагнитного поля. Используемый в данном документе термин «резонирующая полость» представляет собой структуру, которая может удерживать электромагнитные волны заданной частоты. В этом случае выбранная частота электромагнитных волн соответствует РЧ области спектра. Для локализации электромагнитных волн резонансная полость выполнена из отражающего материала для данной частоты (например, металлов). Структура может быть либо полой, либо заполненной диэлектрическим материалом. Целью резонансной полости является обеспечение возможности отражения электромагнитных волн в разных направлениях внутри для усиления образования стоячих волн и минимизации потерь мощности.The aerosol generating device may further comprise a resonating cavity between the substrate cavity and the electromagnetic field generator. As used herein, the term “resonating cavity” is a structure that can hold electromagnetic waves of a given frequency. In this case, the selected frequency of electromagnetic waves corresponds to the RF region of the spectrum. To localize electromagnetic waves, the resonant cavity is made of reflective material for a given frequency (for example, metals). The structure can be either hollow or filled with a dielectric material. The purpose of the resonant cavity is to allow electromagnetic waves to be reflected in different directions inside to enhance the formation of standing waves and minimize power loss.
Резонирующая полость усиливает радиочастотное электромагнитное поле на резонансной частоте и может быть сконструирована для согласования импеданса генератора электромагнитного поля и нагрузки, в данном случае субстрата, образующего аэрозоль, в полости субстрата для оптимизации поглощения энергии нагрузкой и минимизации отражения излучения от нагрузки. Это повышает эффективность нагрева и минимизирует утечку излучения из системы. Резонирующая полость может быть расположена между генератором электромагнитного поля и полостью субстрата.The resonating cavity amplifies the RF electromagnetic field at the resonant frequency and can be designed to match the impedance of the electromagnetic field generator and the load, in this case the aerosol-generating substrate, within the substrate cavity to optimize energy absorption by the load and minimize reflection of radiation from the load. This improves heating efficiency and minimizes radiation leakage from the system. The resonating cavity may be located between the electromagnetic field generator and the substrate cavity.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать одну или более антенн, соединенных с генератором электромагнитного поля и выполненных с возможностью направления радиочастотного электромагнитного поля. Одна или более антенн могут быть расположены по меньшей мере частично в полости субстрата. При использовании одна или более антенн могут быть расположены по меньшей мере частично с субстратом, образующим аэрозоль, в полости субстрата. Одна или более антенн могут быть выполнены с возможностью прокалывания контейнера с субстратом, образующим аэрозоль, при использовании. Одна или более антенн могут проходить через прорезь во внешней стенке полости субстрата. Одна или более антенн могут быть расположены по меньшей мере частично в полости локализации излучения. Одна или более антенн могут быть расположены в резонирующей полости.The aerosol generating device may further comprise one or more antennas coupled to the electromagnetic field generator and configured to direct the radio frequency electromagnetic field. One or more antennas may be located at least partially within the cavity of the substrate. In use, one or more antennas may be located at least partially with the aerosol-forming substrate in a cavity of the substrate. One or more antennas may be configured to pierce the aerosol-forming substrate container upon use. One or more antennas may extend through a slot in the outer wall of the substrate cavity. One or more antennas may be located at least partially in the radiation localization cavity. One or more antennas may be located in the resonating cavity.
Применение антенны для направления излучения, генерируемого генератором электромагнитного поля, может повысить эффективность устройства. Одна или более антенн могут содержать токопроводящий штырь.Using an antenna to direct the radiation generated by the electromagnetic field generator can improve the efficiency of the device. One or more antennas may include a conductive pin.
При использовании РЧ транзистора для генерирования радиочастотного электромагнитного поля можно использовать схему управления с замкнутым контуром. Устройство может содержать датчик в полости субстрата или смежно с ней, где датчик обеспечивает сигнал, являющийся показателем температуры в полости субстрата, и контроллер, присоединенный с возможностью приема сигнала от датчика и присоединенный с возможностью управления генератором электромагнитного поля в зависимости от сигнала, поступающего с датчика.When using an RF transistor to generate the RF electromagnetic field, a closed-loop control circuit can be used. The device may include a sensor in or adjacent to a cavity of the substrate, where the sensor provides a signal indicative of the temperature in the cavity of the substrate, and a controller coupled to receive the signal from the sensor and coupled to control the electromagnetic field generator depending on the signal received from the sensor .
Датчик может содержать датчик температуры, который непосредственно измеряет температуру. В качестве альтернативы или дополнительно, датчик может содержать тестирующую антенну или множество тестирующих антенн, выполненных с возможностью выявления возмущения электромагнитного поля в полости субстрата, что является показателем температуры в полости субстрата. Диэлектрические свойства субстрата, образующего аэрозоль, изменяются в зависимости от температуры. Частота или амплитуда, либо и частота, и амплитуда электромагнитного поля могут регулироваться контроллером на основании сигнала, поступающего с датчика для управления нагревом, обеспечиваемым устройством. В частности, может быть обнаружен перегрев или недогрев, и соответствующим образом отрегулированы частота и амплитуда электромагнитного поля. Могут быть обнаружены нарушения в работе. Также может быть обнаружено присутствие недопустимых материалов в полости субстрата. При обнаружении недопустимого материала устройство может быть автоматически отключено. Аналогичным образом, если сигнал для датчика указывает на то, что в полости субстрата не присутствует субстрат, образующий аэрозоль, устройство можно автоматически выключить. Такой контроль невозможен, если для генерирования РЧ излучения используется магнетрон.The sensor may include a temperature sensor that directly measures temperature. Alternatively or additionally, the sensor may include a test antenna or a plurality of test antennas configured to detect an electromagnetic field disturbance in the substrate cavity, which is indicative of the temperature in the substrate cavity. The dielectric properties of the aerosol-forming substrate vary with temperature. The frequency or amplitude, or both frequency and amplitude, of the electromagnetic field may be adjusted by the controller based on a signal from a sensor to control the heating provided by the device. In particular, overheating or underheating can be detected, and the frequency and amplitude of the electromagnetic field are adjusted accordingly. Operation irregularities may be detected. The presence of unacceptable materials in the substrate cavity may also be detected. If inappropriate material is detected, the device may be automatically disabled. Likewise, if the signal to the sensor indicates that no aerosol-forming substrate is present in the substrate cavity, the device can be automatically turned off. Such control is not possible if a magnetron is used to generate RF radiation.
Может быть желательным поддерживать температуру в полости субстрата в пределах заданного температурного диапазона. Может быть желательным поддерживать температуру субстрата, образующего аэрозоль, ниже температуры, при которой происходит горение субстрата, образующего аэрозоль.It may be desirable to maintain the temperature in the substrate cavity within a predetermined temperature range. It may be desirable to maintain the temperature of the aerosol-forming substrate below the temperature at which combustion of the aerosol-forming substrate occurs.
Возможность контролировать величину нагрева, обеспечиваемого устройством, на основе сигнала обратной связи, также позволяет использовать различные субстраты, образующие аэрозоль. Разные субстраты, образующие аэрозоль, желательно нагревать до различных температур. Таким образом, обеспечение механизма контроля температуры позволяет достигать оптимальных условий для различных субстратов, образующих аэрозоль, или различных конструкций изделия, генерирующего аэрозоль.The ability to control the amount of heat provided by the device based on a feedback signal also allows the use of a variety of aerosol-forming substrates. It is advisable to heat different substrates that form an aerosol to different temperatures. Thus, providing a temperature control mechanism allows optimal conditions to be achieved for different aerosol-generating substrates or different aerosol-generating product designs.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать резервуар для жидкости и жидкостный насос, выполненный с возможностью доставки жидкости из резервуара для жидкости в полость субстрата. Жидкость в резервуаре для жидкости может содержать воду. Жидкость в резервуаре для жидкости может содержать полярные молекулы, восприимчивые к диэлектрическому нагреву. Для эффективного диэлектрического нагрева полезно, чтобы субстрат, образующий аэрозоль, содержал молекулы, которые поглощают РЧ излучение в диапазоне частот, генерируемом генератором электромагнитного поля. Может быть преимущественным добавление дополнительной жидкости к субстрату, образующему аэрозоль, непосредственно перед нагревом или во время нагрева.The aerosol generating device may further comprise a liquid reservoir and a liquid pump configured to deliver liquid from the liquid reservoir to the substrate cavity. The liquid in the fluid reservoir may contain water. The liquid in the fluid reservoir may contain polar molecules that are susceptible to dielectric heating. For efficient dielectric heating, it is useful for the aerosol-forming substrate to contain molecules that absorb RF radiation in the frequency range generated by the electromagnetic field generator. It may be advantageous to add additional liquid to the aerosol-forming substrate immediately before or during heating.
Жидкостный насос может быть соединен со схемой управления. Схема управления может также быть соединена с генератором электромагнитного поля. Схема управления может координировать работу жидкостного насоса и генератора электромагнитного поля.The liquid pump may be connected to a control circuit. The control circuit may also be connected to an electromagnetic field generator. The control circuit can coordinate the operation of the liquid pump and the electromagnetic field generator.
Жидкостный насос может содержать перистальтический насос в комбинации с шаговым двигателем, шприцевой насос и осмотический насос или пьезоэлектрический насос.The liquid pump may comprise a peristaltic pump in combination with a stepper motor, a syringe pump and an osmotic pump or a piezoelectric pump.
Полупроводниковый РЧ транзистор может представлять собой, например, транзистор LDMOS, GaAs FET, SiC MESFET или GaN HFET.The RF semiconductor transistor may be, for example, an LDMOS transistor, a GaAs FET, a SiC MESFET, or a GaN HFET.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать детектор затяжки, выполненный с возможностью определения осуществления затяжки пользователем на системе, генерирующей аэрозоль. В контексте данного документа термин «затяжка» используется обозначения осуществления пользователем затяжки на системе, генерирующей аэрозоль.The aerosol generating device may include a puff detector configured to detect when a user takes a puff on the aerosol generating system. As used herein, the term “puff” is used to refer to the user taking a puff on the aerosol generating system.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь размер, сравнимый с традиционной сигарой или сигаретой. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь общую длину, составляющую от приблизительно 30 миллиметров до приблизительно 150 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 30 миллиметров. Полость субстрата может иметь диаметр от 2 миллиметров до 20 миллиметров. Полость субстрата может иметь длину от 2 миллиметров до 20 миллиметров. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой персональный испаритель, электронную сигарету или устройство с нагревом без сжигания.Preferably, the aerosol generating device is portable. The aerosol-generating device may be comparable in size to a traditional cigar or cigarette. The aerosol generating device may have an overall length of from about 30 millimeters to about 150 millimeters. The aerosol generating device may have an outer diameter of from about 5 millimeters to about 30 millimeters. The substrate cavity can have a diameter from 2 millimeters to 20 millimeters. The substrate cavity can have a length from 2 millimeters to 20 millimeters. The aerosol generating device may be a personal vaporizer, an electronic cigarette, or a heated non-combustion device.
Устройство может содержать схему управления. Схема управления может быть выполнена с возможностью управления подачей электропитания от блока питания на генератор электромагнитного поля. Схема управления может содержать микропроцессор, программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную микросхему (ASIC) или другую электронную схему, способную осуществлять управление. Схема управления может содержать дополнительные электронные компоненты. Например, в некоторых вариантах осуществления схема управления может содержать любое из датчиков, переключателей и дисплейных элементов. Схема управления может содержать датчик РЧ мощности. Схема управления может содержать усилитель мощности. Источник питания может представлять собой источник питания постоянного тока. Источник питания может содержать по меньшей мере одну батарею. По меньшей мере одна батарея может включать перезаряжаемую литий-ионную батарею. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор.The device may include a control circuit. The control circuit may be configured to control the supply of electrical power from the power supply to the electromagnetic field generator. The control circuitry may comprise a microprocessor, programmable microprocessor, microcontroller, or application specific integrated circuit (ASIC) or other electronic circuit capable of performing control. The control circuit may contain additional electronic components. For example, in some embodiments, the control circuit may include any of sensors, switches, and display elements. The control circuit may include an RF power sensor. The control circuit may include a power amplifier. The power source may be a DC power supply. The power source may include at least one battery. The at least one battery may include a rechargeable lithium ion battery. Alternatively, the power source may be another type of charge storage device, such as a capacitor.
Источник питания может обеспечивать мощность от 0,5 Вт до 30 Вт.Импеданс генератора электромагнитного поля может составлять менее 100 Ом и предпочтительно от 50 до 75 Ом.The power supply may provide power from 0.5 W to 30 W. The impedance of the electromagnetic field generator may be less than 100 ohms and preferably 50 to 75 ohms.
При использовании в полости субстрата размещают субстрат, образующий аэрозоль. Предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая устройство, генерирующее аэрозоль, как описано выше, и субстрат, образующий аэрозоль, размещенный в полости субстрата.When used, a substrate is placed in the substrate cavity to form an aerosol. An aerosol generating system is provided comprising an aerosol generating device as described above and an aerosol generating substrate disposed in a cavity of the substrate.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать твердое вещество. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать жидкость. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гель. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать любую комбинацию двух или более из твердого вещества, жидкости и геля.The aerosol-forming substrate may contain a solid. The aerosol-forming substrate may contain liquid. The aerosol-forming substrate may comprise a gel. The aerosol-forming substrate may comprise any combination of two or more of a solid, a liquid and a gel.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин, производное никотина или аналог никотина. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одну или более никотиновых солей. Указанные одна или более никотиновых солей могут быть выбраны из перечня, состоящего из цитрата никотина, лактата никотина, пирувата никотина, битартрата никотина, пектатов никотина, альгинатов никотина и салицилата никотина.The aerosol-forming substrate may contain nicotine, a nicotine derivative, or a nicotine analogue. The aerosol-forming substrate may contain one or more nicotine salts. Said one or more nicotine salts may be selected from the list consisting of nicotine citrate, nicotine lactate, nicotine pyruvate, nicotine bitartrate, nicotine pectates, nicotine alginates and nicotine salicylate.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать вещество для образования аэрозоля. В контексте данного документа «вещество для образования аэрозоля» представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые при рабочей температуре генерирующего аэрозоль изделия по существу являются стойкими к термическому разложению. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин.The aerosol-forming substrate may contain an aerosol-forming substance. As used herein, an “aerosol generating agent” is any suitable known compound or mixture of compounds which, when used, promotes the formation of a dense and persistent aerosol and which, at the operating temperature of the aerosol generating article, is substantially resistant to thermal decomposition. Suitable aerosol-forming agents are well known in the art and include, but are not limited to: polyhydric alcohols such as triethylene glycol, 1,3-butanediol and glycerol; polyhydric alcohol esters such as glycerol mono-, di- or triacetate; and aliphatic esters of mono-, di- or polycarboxylic acids, such as dimethyl dodecanedioate and dimethyl tetradecanedioate. Preferred aerosol formers are polyhydric alcohols or mixtures thereof, such as triethylene glycol, 1,3-butanediol and glycerol.
Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вкусоароматическое вещество. Вкусоароматическое вещество может содержать летучий вкусоароматический компонент.Вкусоароматическое вещество может содержать ментол. В контексте данного документа термин «ментол» обозначает соединение 2-изопропил-5-метилциклогексанола в любой из его изомерных форм. Вкусоароматическое вещество может обеспечивать вкус/аромат, выбранные из группы, состоящей из ментола, лимона, ванили, апельсина, винтергрена, вишни и корицы. Вкусоароматическое вещество может содержать летучие вкусоароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве.The aerosol-forming substrate may additionally contain a flavoring agent. The flavoring agent may contain a volatile flavoring component. The flavoring agent may contain menthol. As used herein, the term “menthol” refers to the compound 2-isopropyl-5-methylcyclohexanol in any of its isomeric forms. The flavoring agent may provide a taste/aroma selected from the group consisting of menthol, lemon, vanilla, orange, wintergreen, cherry and cinnamon. The flavoring agent may contain volatile tobacco flavoring compounds that are released from the substrate when heated.
Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать табак или материал, содержащий табак. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать любое из следующего: табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, табачную суспензию, литой табачный лист и расширенный табак. При необходимости, образующий аэрозоль субстрат может содержать табачный порошок, сжатый посредством инертного материала, например, стекла или керамики или другого подходящего инертного материала.The aerosol-forming substrate may further comprise tobacco or tobacco-containing material. For example, the aerosol-forming substrate may contain any of the following: tobacco leaves, tobacco stem fragments, reconstituted tobacco, homogenized tobacco, extruded tobacco, tobacco slurry, cast tobacco leaf, and expanded tobacco. If desired, the aerosol-forming substrate may comprise tobacco powder compressed through an inert material, such as glass or ceramic or other suitable inert material.
В тех случаях, когда субстрат, образующий аэрозоль, содержит жидкость или гель, в некоторых вариантах осуществления генерирующее аэрозоль изделие может содержать абсорбирующий носитель. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть покрыт или пропитан абсорбирующим носителем. Например, никотиновое соединение и вещество для образования аэрозоля могут быть смешаны с водой в качестве жидкого состава. Указанный жидкий состав может в некоторых вариантах осуществления дополнительно содержать вкусоароматическое вещество. Такой жидкий состав может затем быть абсорбирован посредством абсорбирующего носителя или нанесен на поверхность абсорбирующего носителя. Абсорбирующий носитель может представлять собой лист или таблетку материала на основе целлюлозы, на который могут быть нанесены или абсорбированы никотиновое соединение и вещество для образования аэрозоля. Абсорбирующий носитель может представлять собой металлический, полимерный или растительный пеноматериал, обладающий свойствами удерживания жидкости и капиллярности, и на который жидкий или гелеподобный субстрат, образующий аэрозоль, нанесен в виде покрытия, или на котором жидкий или гелеподобный субстрат, образующий аэрозоль абсорбирован.In cases where the aerosol-generating substrate contains a liquid or gel, in some embodiments, the aerosol-generating article may comprise an absorbent carrier. The aerosol-forming substrate may be coated or impregnated with an absorbent carrier. For example, the nicotine compound and the aerosol forming agent may be mixed with water as a liquid composition. Said liquid composition may, in some embodiments, further comprise a flavoring agent. Such a liquid composition can then be absorbed through an absorbent carrier or applied to the surface of an absorbent carrier. The absorbent carrier may be a sheet or tablet of cellulose-based material onto which the nicotine compound and the aerosol generating agent can be applied or absorbed. The absorbent carrier may be a metal, polymer, or plant foam having liquid retention and capillarity properties and onto which a liquid or gel-like aerosol-forming substrate is coated or onto which a liquid or gel-like aerosol-forming substrate is absorbed.
Могут иметь место изделия, генерирующие аэрозоль, разных категорий, каждая из которых обеспечивает отличное от других ощущение у пользователя. Например, указанные разные категории могут включать изделия, имеющие разные составы или композиции образующих аэрозоль субстратов, разные концентрации никотина или других компонентов и разные количества или толщину образующих аэрозоль субстратов. Генерирующие аэрозоль изделия, относящиеся к одной и той же категории, могут иметь одинаковую форму, размер или цвет для обеспечения возможность их идентификации пользователем или системой или устройством, генерирующими аэрозоль. Система или устройство, генерирующие аэрозоль, могут быть выполнены с возможностью размещения изделия, генерирующего аэрозоль, только определенной категории, например, за счет наличия выемки или пространства, которые имеют размер или форму для размещения только определенного типа изделия, генерирующего аэрозоль. Выемка или пространство могут выполнены таким образом, чтоб в них можно было размещать только изделия, генерирующие аэрозоль, соответствующей формы.There may be different categories of aerosol generating products, each providing a different user experience. For example, these different categories may include products having different formulations or compositions of aerosol-forming substrates, different concentrations of nicotine or other components, and different amounts or thicknesses of aerosol-forming substrates. Aerosol-generating articles belonging to the same category may have the same shape, size or color to enable identification by the user or the aerosol-generating system or device. The aerosol generating system or device may be configured to accommodate only a certain category of aerosol generating article, for example, by having a recess or space that is sized or shaped to accommodate only a specific type of aerosol generating article. The recess or space may be designed in such a way that only aerosol-generating products of the appropriate shape can be placed in it.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать капсулу, заполненную жидкостью. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать капсулу, заполненную гелем. Капсула, заполненная жидкостью, или капсула, заполненная гелем, могут быть выполнены с возможностью разрыва при нагревании жидкости или геля радиочастотным электромагнитным полем в полости субстрата. Капсула, заполненная жидкостью, или капсула, заполненная гелем, могут содержать один или более клапанов. Один или более клапанов могут быть выполнены с возможностью открытия при нагревании жидкости или геля радиочастотным электромагнитным полем в полости субстрата из-за повышения давления в капсуле. Один или более клапанов могут быть выполнены с возможностью открытия при втягивании пользователем воздуха через систему, генерирующую аэрозоль.The aerosol-forming substrate may comprise a liquid-filled capsule. The aerosol-forming substrate may comprise a capsule filled with a gel. The liquid-filled capsule or gel-filled capsule may be configured to rupture when the liquid or gel is heated by a radiofrequency electromagnetic field in the cavity of the substrate. The liquid-filled capsule or gel-filled capsule may contain one or more valves. One or more valves may be configured to open when the liquid or gel is heated by a radiofrequency electromagnetic field in the substrate cavity due to increased pressure in the capsule. One or more valves may be configured to open when a user draws air through the aerosol generating system.
Предложено изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее: субстрат, образующий аэрозоль; мундштук, через который пользователь может втягивать генерируемый аэрозоль или пар; и проницаемый для текучей среды экран против радиочастотного электромагнитного излучения, расположенный между субстратом, образующим аэрозоль, и мундштуком.A product is proposed that generates an aerosol, containing: a substrate that forms an aerosol; a mouthpiece through which the user can draw in the generated aerosol or vapor; and a fluid-permeable radiofrequency electromagnetic radiation shield located between the aerosol-forming substrate and the mouthpiece.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может использоваться с устройством, генерирующим аэрозоль, описанным выше. Изделие, генерирующее аэрозоль, может быть размещено или частично размещено в полости подложки. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть таким, как описано выше. Проницаемый для текучей среды экран против радиочастотного электромагнитного излучения может представлять собой металлическую сетку.The aerosol generating product can be used with the aerosol generating device described above. The aerosol generating article may be located or partially located in the cavity of the substrate. The aerosol-forming substrate may be as described above. The fluid-permeable shield against radio frequency electromagnetic radiation may be a metal mesh.
Предпочтительно, изделие выполнено таким образом, что генерируемый аэрозоль или пар должен пройти через проницаемый для текучей среды экран против радиочастотного электромагнитного излучения, чтобы достичь мундштука. Проницаемый для текучей среды экран против радиочастотного электромагнитного излучения может быть расположен смежно с мундштуком или прикреплен к мундштуку.Preferably, the article is configured such that the generated aerosol or vapor must pass through a fluid-permeable shield against radio frequency electromagnetic radiation to reach the mouthpiece. The fluid-permeable radiofrequency electromagnetic radiation shield may be positioned adjacent to or attached to the mouthpiece.
Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать фильтр в мундштуке. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать охлаждающий элемент. Изделие, генерирующее аэрозоль, может содержать прокладку.The aerosol generating product may include a filter in the mouthpiece. The aerosol generating article may include a cooling element. The aerosol generating article may include a liner.
Предложен способ генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, при этом способ включает:A method is proposed for generating an aerosol from an aerosol-forming substrate, the method including:
размещение субстрата, образующего аэрозоль, в полости субстрата устройства, генерирующего аэрозоль; иplacing the aerosol-generating substrate in the substrate cavity of the aerosol-generating device; And
генерирование радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля в полости субстрата с применением полупроводникового РЧ транзистора.generating a radio frequency (RF) electromagnetic field in a substrate cavity using a semiconductor RF transistor.
Субстрат, образующий аэрозоль, может быть субстратом, образующим аэрозоль, описанным выше. Устройство, генерирующее аэрозоль, может быть таким, как описано выше.The aerosol-forming substrate may be the aerosol-forming substrate described above. The aerosol generating device may be as described above.
Радиочастотное (РЧ) электромагнитное поле может иметь частоту от 500 МГц до 50 ГГц, более предпочтительно от 900 МГц до 30 ГГц. Радиочастотное электромагнитное поле может иметь частоту от 900 МГц до 5 ГГц. В одном варианте осуществления радиочастотное электромагнитное поле имеет частоту приблизительно 2,4 ГГц. Обычно эффективность нагрева выше при более высокой частоте. Поэтому желательно использовать частоты в микроволновой части радиочастотного спектра.The radio frequency (RF) electromagnetic field may have a frequency of 500 MHz to 50 GHz, more preferably 900 MHz to 30 GHz. Radio frequency electromagnetic fields can range from 900 MHz to 5 GHz. In one embodiment, the radio frequency electromagnetic field has a frequency of approximately 2.4 GHz. Generally, heating efficiency is higher at higher frequency. Therefore, it is desirable to use frequencies in the microwave portion of the radio frequency spectrum.
Способ может дополнительно включать определение некоторого параметра в полости субстрата и регулировку радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля на основе измеренного параметра. Таким параметром может быть температура. Таким параметром может быть напряженность электромагнитного поля. Таким параметром может быть частота электромагнитного поля. Способ может включать регулировку радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля на основе комбинации измеренных параметров.The method may further include detecting some parameter in the substrate cavity and adjusting the radio frequency (RF) electromagnetic field based on the measured parameter. This parameter could be temperature. This parameter may be the electromagnetic field strength. This parameter may be the frequency of the electromagnetic field. The method may include adjusting a radio frequency (RF) electromagnetic field based on a combination of measured parameters.
Способ может дополнительно включать инъекцию жидкости в субстрат, образующий аэрозоль, в полости субстрата.The method may further include injecting liquid into the aerosol-forming substrate into cavities of the substrate.
Также следует иметь в виду, что отдельно взятые комбинации различных признаков, описанных выше, могут быть реализованы, предоставлены и использованы независимо.It should also be understood that individual combinations of the various features described above may be implemented, provided and used independently.
Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создано устройство, генерирующее аэрозоль, для диэлектрического нагрева субстрата, образующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит:Thus, according to a first aspect of the present invention, there is provided an aerosol generating device for dielectrically heating an aerosol-forming substrate to generate an aerosol, the aerosol generating device comprising:
полость субстрата, выполненную с возможностью размещения субстрата, образующего аэрозоль; иa substrate cavity configured to accommodate an aerosol-forming substrate; And
генератор электромагнитного поля, выполненный с возможностью генерирования радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля в полости субстрата, при этом генератор электромагнитного поля содержит полупроводниковый РЧ транзистор.an electromagnetic field generator configured to generate a radio frequency (RF) electromagnetic field in the substrate cavity, the electromagnetic field generator comprising a semiconductor RF transistor.
Предпочтительно, полупроводниковый РЧ транзистор дополнительно выполнен с возможностью усиления радиочастотного электромагнитного поля.Preferably, the RF semiconductor transistor is further configured to amplify the RF electromagnetic field.
Предпочтительно, полость субстрата содержит одну или более внешних стенок, образованных из материала, непрозрачного для радиочастотного электромагнитного поля, при этом в указанных одной или более внешних стенках образованы одна или более прорезей.Preferably, the substrate cavity comprises one or more outer walls formed from a material that is opaque to a radio frequency electromagnetic field, wherein one or more slits are formed in said one or more outer walls.
Предпочтительно, полость субстрата содержит несквозную полость, выполненную с возможностью размещения изделия, образующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль.Preferably, the substrate cavity comprises a non-through cavity configured to accommodate an aerosol-forming article containing an aerosol-forming substrate.
Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит резонирующую полость между полостью субстрата и генератором электромагнитного поля, причем резонирующая полость выполнена с возможностью усиления электромагнитного поля на резонансной частоте.Preferably, the aerosol generating device further comprises a resonating cavity between the substrate cavity and the electromagnetic field generator, the resonating cavity being configured to amplify the electromagnetic field at a resonant frequency.
Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит антенну, соединенную с генератором электромагнитного поля, выполненным с возможностью передачи радиочастотного электромагнитного поля в полость субстрата.Preferably, the aerosol generating device further comprises an antenna coupled to an electromagnetic field generator configured to transmit a radio frequency electromagnetic field into the cavity of the substrate.
Предпочтительно, антенна по меньшей мере частично расположена в полости субстрата.Preferably, the antenna is at least partially located in the cavity of the substrate.
Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит датчик в полости субстрата или смежно с ней, причем датчик обеспечивает сигнал, являющийся показателем температуры в полости субстрата, и контроллер, соединенный для приема сигнала от датчика и соединенный для управления генератором электромагнитного поля в зависимости от сигнала, поступающего от датчика.Preferably, the aerosol generating device comprises a sensor in or adjacent to the substrate cavity, the sensor providing a signal indicative of the temperature in the substrate cavity, and a controller coupled to receive the signal from the sensor and coupled to control the electromagnetic field generator in response to the signal, coming from the sensor.
Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит резервуар для жидкости и жидкостный насос, выполненный с возможностью доставки жидкости из резервуара для жидкости в полость субстрата.Preferably, the aerosol generating device further comprises a liquid reservoir and a liquid pump configured to deliver liquid from the liquid reservoir to the substrate cavity.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создана система, генерирующая аэрозоль и содержащая вышеописанное устройство, генерирующее аэрозоль, и субстрат, образующий аэрозоль и размещенный в полости субстрата.According to a second aspect of the present invention, an aerosol generating system is provided, comprising the above-described aerosol generating device and an aerosol generating substrate disposed in a cavity of the substrate.
Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, содержит табак.Preferably, the aerosol-forming substrate contains tobacco.
Предпочтительно, субстрат, образующий аэрозоль, содержит заполненную жидкостью капсулу или заполненную гелем капсулу.Preferably, the aerosol-forming substrate comprises a liquid-filled capsule or a gel-filled capsule.
Предпочтительно, заполненная жидкостью капсула или заполненная гелем капсула выполнена с возможностью разрыва при нагревании жидкости или геля радиочастотным (РЧ) электромагнитным полем в полости субстрата.Preferably, the liquid-filled capsule or gel-filled capsule is configured to rupture when the liquid or gel is heated by a radio frequency (RF) electromagnetic field in the cavity of the substrate.
Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан способ генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, путем диэлектрического нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при этом способ включает:According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for generating an aerosol from an aerosol-forming substrate by dielectric heating of the aerosol-forming substrate, the method comprising:
размещение субстрата, образующего аэрозоль, в полости субстрата устройства, генерирующего аэрозоль; иplacing the aerosol-generating substrate in the substrate cavity of the aerosol-generating device; And
генерирование радиочастотного (РЧ) электромагнитного поля в полости субстрата с применением полупроводникового РЧ транзистора.generating a radio frequency (RF) electromagnetic field in a substrate cavity using a semiconductor RF transistor.
Варианты осуществления настоящего изобретения далее будут описаны исключительно в качестве примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Embodiments of the present invention will now be described solely by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 - схематическое изображение системы диэлектрического нагрева;fig. 1 - schematic representation of a dielectric heating system;
фиг. 2 - схематическое изображение первого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 2 is a schematic illustration of a first embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 3 - схематическое изображение изделия, генерирующего аэрозоль, для использования в системе с фиг. 2;fig. 3 is a schematic illustration of an aerosol generating article for use in the system of FIG. 2;
фиг. 4 - схематическое изображение второго варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 4 is a schematic illustration of a second embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 5 - схематическое изображение третьего варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 5 is a schematic illustration of a third embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 6 - схематическое изображение четвертого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 6 is a schematic illustration of a fourth embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 7 - схематическое изображение пятого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 7 is a schematic illustration of a fifth embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 8 - схематическое изображение шестого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 8 is a schematic illustration of a sixth embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 9 - схематическое изображение возможных конфигураций для прорезей в полости субстрата;fig. 9 is a schematic representation of possible configurations for slots in the substrate cavity;
фиг. 10 - схематическое изображение седьмого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 10 is a schematic diagram of a seventh embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 11 - схематическое изображение восьмого варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль;fig. 11 is a schematic diagram of an eighth embodiment of an aerosol generating system;
фиг. 12 - схематическое изображение капсулы с жидкостью; иfig. 12 is a schematic illustration of a capsule with liquid; And
фиг. 13 - схематическое изображение системы управления с замкнутым контуром для системы, генерирующей аэрозоль, в соответствии с любым из описанных вариантов осуществления.fig. 13 is a schematic illustration of a closed loop control system for an aerosol generating system in accordance with any of the described embodiments.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение системы нагрева с применением радиочастотного электромагнитного излучения, иногда называемого диэлектрическим нагревом. Система содержит генератор 10 радиочастотного сигнала, усилитель 12 мощности, соединенный с генератором сигнала для усиления радиочастотного сигнала, и антенны 16, расположенные внутри нагревательной полости 14, при этом антенны соединены с выходом усилителя 12 мощности. Выходной сигнал усилителя подается обратно на генератор сигнала для обеспечения управления замкнутым контуром. Объект 18, подлежащий нагреванию, помещают в полость 14 и подвергают воздействию радиочастотного электромагнитного излучения. Полярные молекулы внутри объекта 18 выравниваются с колеблющимся электромагнитным полем аи таким образом возбуждаются электромагнитным полем при его колебании. Это вызывает повышение температуры объекта 18. Преимущество такого нагрева заключается в том, что он происходит равномерно по всему объекту (при условии, что полярные молекулы распределены равномерно). Его преимущество также в том, что это бесконтактная форма нагрева, которая не требует проведения или конвекции тепла от нагревательного элемента с высокой температурой. В вариантах осуществления, описанных со ссылкой на фиг. 2-13, используется основной принцип нагрева, проиллюстрированный на фиг. 1.In fig. Figure 1 is a schematic representation of a heating system using radio frequency electromagnetic radiation, sometimes called dielectric heating. The system includes an RF signal generator 10, a power amplifier 12 coupled to the signal generator to amplify the RF signal, and antennas 16 located within the heating cavity 14, the antennas being coupled to the output of the power amplifier 12. The output of the amplifier is fed back to the signal generator to provide closed-loop control. The object 18 to be heated is placed in the cavity 14 and exposed to radio frequency electromagnetic radiation. The polar molecules within the object 18 are aligned with the oscillating electromagnetic field a and are thus excited by the electromagnetic field as it oscillates. This causes the temperature of the object 18 to rise. The advantage of this heating is that it occurs evenly throughout the object (assuming the polar molecules are evenly distributed). It also has the advantage of being a non-contact form of heating that does not require conduction or convection of heat from a high temperature heating element. In the embodiments described with reference to FIGS. 2-13, the basic heating principle illustrated in FIG. 1.
Кроме того, в описанных вариантах осуществления используется полупроводниковый радиочастотный (РЧ) транзистор для выполнения функций как генерирования сигнала, так и усиления мощности, проиллюстрированных на фиг. 1. Тем не менее, возможно реализовать описанные варианты с использованием РЧ транзистора для генерирования сигнала и отдельного электронного компонента или компонентов для обеспечения усиления мощности.In addition, the described embodiments utilize a semiconductor radio frequency (RF) transistor to perform both the signal generation and power amplification functions illustrated in FIGS. 1. However, it is possible to implement the described embodiments using an RF transistor to generate the signal and a separate electronic component or components to provide the power amplification.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, с нагревом без сжигания. Система 21 содержит изделие 22, генерирующее аэрозоль, размещенное в кожухе 26 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 25 питания, такой как литий-ионная батарея, схему 24 управления, генератор 23 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 28 субстрата, в которой размещено изделие 22, генерирующее аэрозоль. Генератор 23 радиочастотного электромагнитного поля обеспечивает питание от батареи 25 под контролем схемы 24 управления для генерирования радиочастотного электромагнитного излучения в полости 28 субстрата. Имеется полость 27 локализации излучения, через которую электромагнитное излучение, генерируемое генератором радиочастотного электромагнитного поля, перемещается до достижения полости 28 субстрата, окружающая полость 28 субстрата и расположенная между генератором радиочастотного электромагнитного поля и полостью субстрата.In fig. 2 shows a schematic representation of an aerosol generating system with heating without combustion. System 21 includes an aerosol-generating article 22 housed in a casing 26 of the aerosol-generating device. The aerosol generating device includes a power supply 25 such as a lithium ion battery, a control circuit 24, an RF electromagnetic field generator 23 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 28 housing the aerosol generating article 22. An RF electromagnetic field generator 23 provides power from a battery 25 under the control of a control circuit 24 to generate RF electromagnetic radiation in the substrate cavity 28 . There is a radiation localization cavity 27 through which electromagnetic radiation generated by the RF electromagnetic field generator travels until it reaches the substrate cavity 28, surrounding the substrate cavity 28 and located between the RF electromagnetic field generator and the substrate cavity.
Полость субстрата обычно представляет собой цилиндрическую, несквозную полость, имеющую открытый конец и закрытый конец, и боковую стенку, проходящую между открытым концом и закрытым концом. Изделие, генерирующее аэрозоль, вставляют в полость субстрата через ее открытый конец. Как полость 28 субстрата, так и полость 27 локализации излучения имеют внешние стенки, образованные из подходящего металлического материала, такого как алюминий, который непрозрачен для РЧ излучения. Это концентрирует электромагнитное поле в полости субстрата и предотвращает утечку излучения из устройства. Для того чтобы обеспечить прохождение излучения из полости локализации излучения в полость субстрата, во внешних стенках полости 28 субстрата образованы прорези 29. В примере, показанном на фиг. 2, прорезь образована в стенке на закрытом конце полости субстрата, и в боковой стенке полости субстрата образованы еще две прорези.The substrate cavity is typically a cylindrical, non-through cavity having an open end and a closed end, and a side wall extending between the open end and the closed end. The aerosol generating article is inserted into the substrate cavity through its open end. Both the substrate cavity 28 and the radiation containment cavity 27 have outer walls formed from a suitable metallic material, such as aluminum, that is opaque to RF radiation. This concentrates the electromagnetic field in the substrate cavity and prevents radiation from escaping from the device. In order to ensure the passage of radiation from the radiation localization cavity into the substrate cavity, slits 29 are formed in the outer walls of the substrate cavity 28. In the example shown in FIG. 2, a slot is formed in the wall at the closed end of the substrate cavity, and two more slots are formed in the side wall of the substrate cavity.
Изделие 22, генерирующее аэрозоль, в данном варианте осуществления имеет вид и ощущение сигареты. Оно содержит мундштучный конец, на котором пользователь может делать затяжку для вытягивания аэрозоля из системы, генерирующей аэрозоль. Напротив мундштучного конца изделие, генерирующее аэрозоль, удерживает субстрат, образующий аэрозоль. В данном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит восстановленный табак вместе с веществом для образования аэрозоля, таким как глицерин, и водой. Мундштук может содержать фильтр.The aerosol generating article 22 in this embodiment has the appearance and feel of a cigarette. It includes a mouthpiece end on which the user can puff to draw aerosol from the aerosol generating system. Opposite the mouthpiece end, the aerosol-generating article holds the aerosol-generating substrate. In this embodiment, the aerosol-forming substrate contains reconstituted tobacco along with an aerosol-forming agent such as glycerin and water. The mouthpiece may contain a filter.
Устройство, генерирующее аэрозоль, разработано как портативное, удерживаемое рукой устройство, которое пользователь может легко держать в одной руке. Кожух 26 может быть образован из подходящего пластикового материала, например, полиэфирэфиркетона (PEEK). В кожухе могут быть предусмотрены впуски (не показаны), позволяющие втягивать воздух в устройство, через полость 28 субстрата и наружу через мундштук изделия, генерирующего аэрозоль.The aerosol generating device is designed to be a portable, hand-held device that can be easily held in one hand by the user. The housing 26 may be formed from a suitable plastic material, such as polyetheretherketone (PEEK). Inlets (not shown) may be provided in the housing to allow air to be drawn into the device, through the substrate cavity 28, and out through the mouthpiece of the aerosol generating article.
В процессе эксплуатации, после того как изделие, генерирующее аэрозоль, помещено в полость субстрата, устройство активируется. Затем РЧ излучение от генератора электромагнитного поля направляется в полость субстрата и вызывает диэлектрический нагрев субстрата, образующего аэрозоль. В данном примере частота электромагнитного поля находится в диапазоне от 900 МГц до 2,4 ГГц. Как будет подробно объяснено, температуру внутри полости субстрата можно регулировать с помощью механизма управления c обратной связью. Для подачи сигнала обратной связи на схему 24 управления можно определять температуру внутри полости субстрата, или можно определять другой параметр, являющийся показателем температуры внутри полости субстрата. Затем схема управления регулирует частоту или амплитуду электромагнитного поля, либо и частоту, и амплитуду для поддержания температуры внутри полости субстрата в желаемом температурном диапазоне.During operation, after the aerosol-generating product is placed in the cavity of the substrate, the device is activated. RF radiation from an electromagnetic field generator is then directed into the substrate cavity and causes dielectric heating of the substrate, forming an aerosol. In this example, the frequency of the electromagnetic field is in the range from 900 MHz to 2.4 GHz. As will be explained in detail, the temperature within the substrate cavity can be controlled using a feedback control mechanism. To provide a feedback signal to the control circuit 24, the temperature inside the substrate cavity may be determined, or another parameter indicative of the temperature inside the substrate cavity may be determined. The control circuit then adjusts the frequency or amplitude of the electromagnetic field, or both frequency and amplitude, to maintain the temperature within the substrate cavity within the desired temperature range.
Как описано ранее, стенки полости субстрата и полости локализации излучения изготовлены из материала, который не является прозрачным для РЧ излучения. Например, можно использовать алюминий, нержавеющую сталь, серебро и золото. Стенки полости субстрата в идеале имеют полированную поверхность для улучшения отражения РЧ излучения. Также желательно минимизировать выход РЧ излучения через мундштучный конец изделия, генерирующего аэрозоль. С этой целью в изделие, генерирующее аэрозоль, может быть включен экранирующий элемент против излучения, как проиллюстрировано на фиг. 3.As described previously, the walls of the substrate cavity and the radiation containment cavity are made of a material that is not transparent to RF radiation. For example, you can use aluminum, stainless steel, silver and gold. The walls of the substrate cavity ideally have a polished surface to improve RF reflection. It is also desirable to minimize the RF output through the mouthpiece end of the aerosol generating article. To this end, a radiation shielding element may be included in the aerosol generating article, as illustrated in FIG. 3.
Изделие 22, генерирующее аэрозоль, показанное на фиг. 3, содержит часть 36 субстрата, генерирующего аэрозоль, которая может представлять собой пробку из гофрированного, восстановленного табака вместе с веществом для образования аэрозоля и водой. Изделие, генерирующее аэрозоль, также содержит опорный элемент 35, который может представлять собой полую ацетатную трубку, вентиляционную часть 34, включающую лазерные перфорации 33 во внешней обертке для обеспечения возможности проникновения воздуха для охлаждения генерируемого парообразного аэрозоля и мундштучный фильтр 31. Между мундштучным фильтром 31 и охлаждающей частью 34 предусмотрен металлический сетчатый, экранирующий элемент 32 против излучения. Экранирующий элемент против излучения отражает любое РЧ излучение (изображенное на фиг. 3 стрелками), которое выходит из полости субстрата в направлении мундштука. Наличие экранирующего элемента против излучения минимизирует утечку излучения в мундштук и соответственно в сторону пользователя устройства. Необходимо, чтобы экранирующий элемент против излучения был проницаемым для текучей среды, чтобы генерируемый аэрозоль мог проходить через него в рот пользователя.The aerosol generating article 22 shown in FIG. 3 contains an aerosol generating substrate portion 36, which may be a corrugated, reconstituted tobacco plug along with an aerosol generating agent and water. The aerosol generating article also includes a support member 35, which may be a hollow acetate tube, a vent portion 34 including laser perforations 33 in the outer wrapper to allow air to enter to cool the generated vapor aerosol, and a mouthpiece filter 31. Between the mouthpiece filter 31 and The cooling part 34 is provided with a metal mesh shielding element 32 against radiation. The radiation shielding element reflects any RF radiation (depicted by arrows in FIG. 3) that exits the substrate cavity in the direction of the mouthpiece. The presence of a radiation shielding element minimizes radiation leakage into the mouthpiece and, accordingly, towards the user of the device. It is necessary for the radiation shielding element to be fluid permeable so that the generated aerosol can pass through it into the user's mouth.
На фиг. 4 представлен другой вариант осуществления системы, генерирующей аэрозоль, аналогичный варианту осуществления, показанному на фиг. 2. Однако в варианте осуществления по фиг. 4 полость субстрата имеет стенки, которые являются прозрачными для радиочастотного электромагнитного поля. Например, стенки полости 49 субстрата могут содержать, например, тефлон, кварц высокой чистоты или политетрафторэтилен. Эти материалы способны выдерживать высокие температуры и обеспечивают гладкие и легко очищаемые поверхности. Как и в варианте осуществления по фиг. 2, система содержит изделие 22, генерирующее аэрозоль, размещенное в кожухе 46 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 45 питания, такой как литий-ионная батарея, схему 44 управления, генератор 43 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 49 субстрата, в которой размещается изделие 22, генерирующее аэрозоль. На генератор 43 радиочастотного электромагнитного поля подается питание от батареи 45 под управлением схемы 44 управления для генерирования радиочастотного электромагнитного излучения в полости 49 субстрата.In fig. 4 illustrates another embodiment of an aerosol generating system similar to the embodiment shown in FIG. 2. However, in the embodiment of FIG. 4, the substrate cavity has walls that are transparent to the radio frequency electromagnetic field. For example, the walls of the substrate cavity 49 may contain, for example, Teflon, high purity quartz, or polytetrafluoroethylene. These materials can withstand high temperatures and provide smooth, easy-to-clean surfaces. As in the embodiment of FIG. 2, the system includes an aerosol generating article 22 housed in an aerosol generating device housing 46. The aerosol generating device includes a power supply 45 such as a lithium ion battery, a control circuit 44, an RF electromagnetic field generator 43 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 49 housing the aerosol generating article 22. The RF electromagnetic field generator 43 is powered by the battery 45 under the control of the control circuit 44 to generate RF electromagnetic radiation in the substrate cavity 49.
На фиг. 5 представлен дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором доставка электромагнитного поля в полость субстрата улучшена за счет обеспечения присутствия антенны или волновода 59. Компоненты системы по варианту осуществления на фиг. 5 в остальном такие же, как описанные со ссылкой на фиг. 2. Система содержит изделие 22, генерирующее аэрозоль, размещенное в кожухе 56 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 55 питания, схему 54 управления, генератор 53 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 58 субстрата, в которой размещено изделие 22, генерирующее аэрозоль. Имеется полость 57 локализации излучения, через которую электромагнитное излучение, генерируемое генератором радиочастотного электромагнитного поля, перемещается до достижения полости 58 субстрата, окружающая полость 58 субстрата и расположенная между генератором радиочастотного электромагнитного поля и полостью субстрата.In fig. 5 illustrates an additional embodiment of the present invention in which delivery of the electromagnetic field to the substrate cavity is improved by providing the presence of an antenna or waveguide 59. The system components of the embodiment of FIG. 5 are otherwise the same as those described with reference to FIGS. 2. The system includes an aerosol-generating article 22 housed in a casing 56 of the aerosol-generating device. The aerosol generating device includes a power supply 55, a control circuit 54, an RF electromagnetic field generator 53 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 58 housing the aerosol generating article 22. There is a radiation localization cavity 57 through which electromagnetic radiation generated by the RF electromagnetic field generator travels until it reaches the substrate cavity 58, surrounding the substrate cavity 58 and located between the RF electromagnetic field generator and the substrate cavity.
Антенна 59 проходит от генератора 53 электромагнитного поля в полость 58 субстрата через прорезь 51, образованную в основании полости субстрата. Когда изделие, генерирующее аэрозоль, вставляют в полость субстрата, антенна прокалывает субстрат, образующий аэрозоль. Антенна 59 направляет радиочастотное электромагнитное излучение непосредственно в полость субстрата. Антенна 59 также может способствовать удержанию изделия, генерирующего аэрозоль, внутри устройства. Антенна 59 может представлять собой токопроводящий штырь. Радиочастотное электромагнитное поле также может свободно распространяться в полости 57 локализации излучения и проникать в полость субстрата через прорези 51 в боковой стенке полости субстрата.The antenna 59 extends from the electromagnetic field generator 53 into the substrate cavity 58 through a slot 51 formed at the base of the substrate cavity. When the aerosol-generating article is inserted into the cavity of the substrate, the antenna pierces the aerosol-generating substrate. Antenna 59 directs radio frequency electromagnetic radiation directly into the substrate cavity. The antenna 59 may also assist in containing the aerosol generating article within the device. Antenna 59 may be a conductive pin. The radio frequency electromagnetic field can also freely propagate in the radiation localization cavity 57 and penetrate into the substrate cavity through the slots 51 in the side wall of the substrate cavity.
На фиг. 6 представлен дополнительный вариант осуществления, практически идентичный варианту осуществления по фиг. 5. Признаки на фиг. 6, идентичные признакам на фиг. 5, обозначены такими же ссылочными номерами. В варианте осуществления по фиг. 6 антенна 59 проходит в полость субстрата, но в данном случае антенна 59 не проникает в субстрат, образующий аэрозоль. В полости субстрата предусмотрены упорные поверхности 60 для предотвращения надавливания изделия, генерирующего аэрозоль, на антенну 59. Преимуществом этого является то, что на антенне не скапливается конденсат или продукты распада. Однако антенна по-прежнему способна доставлять электромагнитное поле непосредственно в полость субстрата.In fig. 6 shows an additional embodiment substantially identical to the embodiment of FIG. 5. Features in Fig. 6, identical to the features in Fig. 5 are designated by the same reference numbers. In the embodiment of FIG. 6, antenna 59 extends into the cavity of the substrate, but in this case, antenna 59 does not penetrate into the substrate forming the aerosol. Support surfaces 60 are provided in the substrate cavity to prevent the aerosol generating article from pressing against the antenna 59. This has the advantage that condensation or decomposition products do not accumulate on the antenna. However, the antenna is still capable of delivering the electromagnetic field directly into the substrate cavity.
Эффективность нагрева и снижение утечки излучения также могут быть улучшены за счет использования резонирующей полости, расположенной между генератором радиочастотного электромагнитного поля и полостью субстрата. Система, содержащая резонирующую полость, представлена на фиг. 7.The heating efficiency and reduction of radiation leakage can also be improved by using a resonating cavity located between the RF electromagnetic field generator and the substrate cavity. A system containing a resonating cavity is shown in Fig. 7.
Система по фиг. 7 содержит изделие 22, генерирующее аэрозоль, размещенное в кожухе 76 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 75 питания, схему 74 управления, генератор 73 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 78 субстрата, в которой размещается изделие 22, генерирующее аэрозоль. Имеется полость 77 локализации излучения, через которую может проходить электромагнитное излучение, генерируемое генератором радиочастотного электромагнитного поля, окружающая полость 78 субстрата.The system according to FIG. 7 includes an aerosol-generating article 22 housed in a casing 76 of the aerosol-generating device. The aerosol generating device includes a power supply 75, a control circuit 74, an RF electromagnetic field generator 73 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 78 housing the aerosol generating article 22. There is a radiation localization cavity 77 through which electromagnetic radiation generated by the radio frequency electromagnetic field generator can pass, surrounding the substrate cavity 78.
Между генератором радиочастотного электромагнитного поля и полостью субстрата расположена резонирующая полость 65. Антенна 79, соединенная с выходом генератора электромагнитного поля 73, расположена в резонирующей полости. Стенки резонирующей полости выполнены с возможностью отражения РЧ излучения. Размеры резонирующей полости соответствуют частоте работы системы таким образом, что возникает резонанс электромагнитного поля, и электромагнитное поле усиливается на резонансной частоте. Использование резонирующей полости позволяет согласовать импеданс между источником, в данном случае генератором электромагнитного поля 73, и нагрузкой, в данном случае - субстратом, образующим аэрозоль. Если импеданс нагрузки и источника согласован, то не будет происходить отражения электромагнитного поля от нагрузки обратно к источнику.A resonating cavity 65 is located between the radio frequency electromagnetic field generator and the substrate cavity. An antenna 79 connected to the output of the electromagnetic field generator 73 is located in the resonating cavity. The walls of the resonating cavity are designed to reflect RF radiation. The dimensions of the resonating cavity correspond to the operating frequency of the system in such a way that resonance of the electromagnetic field occurs, and the electromagnetic field is amplified at the resonant frequency. The use of a resonating cavity allows the impedance to be matched between the source, in this case the electromagnetic field generator 73, and the load, in this case the aerosol-forming substrate. If the load and source impedance are matched, then there will be no reflection of the electromagnetic field from the load back to the source.
В одном примере частота работы составляет 2,4 ГГц. Резонансная полость, как правило, является цилиндрической и имеет длину (в направлении между генератором электромагнитного поля и полостью субстрата) 22,75 мм и диаметр 21,75 мм. Длина антенны составляет 8,74 мм. Полость локализации излучения имеет те же размеры, что и резонирующая полость. Полость субстрата в полости локализации излучения имеет длину 13 мм и диаметр 7 мм. Прорези между резонирующей полостью и полостью локализации излучения и между полостью локализации излучения и полостью субстрата могут быть прямоугольными и иметь размеры 1 мм × 3 мм.In one example, the operating frequency is 2.4 GHz. The resonant cavity is typically cylindrical and has a length (in the direction between the electromagnetic field generator and the substrate cavity) of 22.75 mm and a diameter of 21.75 mm. The antenna length is 8.74 mm. The radiation localization cavity has the same dimensions as the resonating cavity. The substrate cavity in the radiation localization cavity has a length of 13 mm and a diameter of 7 mm. The slots between the resonating cavity and the radiation localization cavity and between the radiation localization cavity and the substrate cavity can be rectangular and have dimensions of 1 mm × 3 mm.
Диэлектрический нагрев обычно наиболее эффективен для молекул в жидкой фазе, которые могут двигаться более свободно, чем молекулы в твердой фазе. Гели, в частности гели, которые разжижаются при нагревании, также можно эффективно нагревать. По этой причине предпочтительно, чтобы субстрат, образующий аэрозоль, содержал определенное количество геля или жидкости. Содержание жидкости или геля также может быть полезным для генерирования плотного аэрозоля. В примерах, описанных до сих пор, аэрозоль-образующий субстрат содержит табачный материал. Восстановленный табак может быть нагрет с помощью диэлектрического нагрева. Тем не менее, может быть полезным замачивание или увлажнение табака жидким глицерином и водой. Вода и вещество для образования аэрозоля могут быть предусмотрены в капсулах внутри табака в жидкой или гелевой фазе при комнатной температуре. Когда жидкость или гель в капсулах нагреваются с помощью диэлектрического нагрева, они расширяются. Стенки капсулы могут быть выполнены с возможностью разрыва при расширении жидкости или геля или могут быть выполнены с возможностью плавления или распада при повышении температуры. Капсула может быть разорвана непосредственно перед использованием путем приложения механического давления. В качестве альтернативы или дополнительно, табачный материал может быть покрыт композицией, которая представляет собой гель при комнатной температуре, но разжижается при повышении температуры. Таким образом, субстрат, образующий аэрозоль, можно хранить в течение длительного периода времени без высыхания жидкого содержимого, так чтобы жидкость высвобождалась только во время использования.Dielectric heating is usually most effective for molecules in the liquid phase, which can move more freely than molecules in the solid phase. Gels, particularly gels that liquefy when heated, can also be heated effectively. For this reason, it is preferable that the aerosol-forming substrate contains a certain amount of gel or liquid. Liquid or gel content may also be useful for generating a dense aerosol. In the examples described so far, the aerosol-forming substrate contains tobacco material. Reconstituted tobacco can be heated using dielectric heating. However, soaking or moistening the tobacco with liquid glycerin and water may be helpful. Water and an aerosol forming agent may be provided in capsules within the tobacco in a liquid or gel phase at room temperature. When the liquid or gel in capsules is heated by dielectric heating, they expand. The walls of the capsule may be configured to rupture as the liquid or gel expands, or may be configured to melt or disintegrate as the temperature increases. The capsule may be ruptured immediately before use by applying mechanical pressure. Alternatively or additionally, the tobacco material may be coated with a composition that is a gel at room temperature but liquefies as the temperature increases. In this way, the aerosol-forming substrate can be stored for a long period of time without drying out the liquid contents, so that the liquid is only released during use.
Еще одним вариантом является встраивание капсул с жидкостью, которые не разрываются внутри субстрата, образующего аэрозоль. Жидкость в капсулах нагревается под воздействием РЧ излучения, а тепло передается за счет теплопроводности от капсул к остальной части субстрата, образующего аэрозоль.Another option is to embed liquid capsules that do not rupture within the aerosol-forming substrate. The liquid in the capsules is heated by RF radiation, and heat is transferred by conduction from the capsules to the rest of the aerosol-forming substrate.
По меньшей мере часть геля или жидкости может быть выбрана таким образом, чтобы она нагревалась под действием РЧ излучения, но не подвергалась значительному испарению при температуре эксплуатации. Таким образом, гель или жидкость передает тепло субстрату, образующему аэрозоль, но содержание жидкости или геля в субстрате не уменьшается во время нагрева, что может повлиять на эффективность нагрева.At least a portion of the gel or liquid may be selected such that it is heated by RF radiation but does not undergo significant evaporation at operating temperature. Thus, the gel or liquid transfers heat to the aerosol-forming substrate, but the liquid or gel content of the substrate does not decrease during heating, which may affect the heating efficiency.
Другой возможностью является впрыскивание или закачивание жидкости в полость субстрата непосредственно перед использованием или во время использования. На фиг. 8 представлено схематическое изображение варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль, аналогичного варианту осуществления, показанному на фиг. 2, но в котором жидкость из резервуара для жидкости закачивается в субстрат, образующий аэрозоль, во время нагрева субстрата.Another possibility is to inject or pump liquid into the cavity of the substrate immediately before or during use. In fig. 8 is a schematic illustration of an embodiment of an aerosol generating system similar to the embodiment shown in FIG. 2, but in which liquid from a liquid reservoir is pumped into an aerosol-forming substrate while the substrate is heated.
Система по фиг. 8 содержит изделие 22, генерирующее аэрозоль, размещенное в кожухе 86 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 85 питания, схему 84 управления, генератор 83 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 88 субстрата, в которой размещено изделие 22, генерирующее аэрозоль. Имеется полость 87 локализации излучения, через которую может проходить электромагнитное излучение, генерируемое генератором радиочастотного электромагнитного поля, окружающая полость 88 субстрата. Для возможности обеспечения прохождения излучения из полости локализации излучения в полость субстрата предусмотрены прорези 81 в полости субстрата.The system according to FIG. 8 includes an aerosol-generating article 22 housed in a casing 86 of the aerosol-generating device. The aerosol generating device includes a power supply 85, a control circuit 84, an RF electromagnetic field generator 83 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 88 housing the aerosol generating article 22. There is a radiation localization cavity 87 through which electromagnetic radiation generated by the radio frequency electromagnetic field generator can pass, surrounding the substrate cavity 88. To enable the passage of radiation from the radiation localization cavity into the substrate cavity, slots 81 are provided in the substrate cavity.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит резервуар для жидкости, содержащий жидкое вещество для образования аэрозоля, например, глицерин, и воду. Жидкостный канал 95 ведет от резервуара для жидкости 94 к полости субстрата 88. Насосы 94 выполнены с возможностью перекачки жидкости из резервуара для жидкости в полость субстрата с контролируемой скоростью. Закачка жидкости в полость субстрата может улучшить эффективность нагрева. Модуль 92 управления соединен со схемой 84 управления генератора 83 электромагнитного поля. Работа насосов 94 может быть согласована с работой генератора электромагнитного поля и в ответ на измеряемую температуру в полости субстрата. Насосы могут быть, например, пьезоэлектрическими микронасосами.The aerosol generating device includes a liquid reservoir containing a liquid aerosol generating agent, such as glycerin, and water. A fluid passage 95 leads from a fluid reservoir 94 to a substrate cavity 88. Pumps 94 are configured to pump fluid from the fluid reservoir to the substrate cavity at a controlled rate. Injecting liquid into the substrate cavity can improve heating efficiency. The control module 92 is connected to the control circuit 84 of the electromagnetic field generator 83 . The operation of the pumps 94 may be coordinated with the operation of the electromagnetic field generator and in response to the measured temperature in the substrate cavity. The pumps can be, for example, piezoelectric micropumps.
Прорези, предусмотренные для обеспечения возможности попадания РЧ излучения в субстрат, образующий аэрозоль, могут находиться в различных положениях. На фиг. 9 показаны различные возможности расположения прорезей. Вариант a) содержит одну прорезь на закрытом конце полости субстрата. Вариант b) содержит диаметрально противоположные прорези в боковой стенке полости. Вариант c) содержит как прорезь на закрытом конце, так и диаметрально противоположные прорези в боковой стенке полости. Вариант d) содержит две прорези на закрытом конце и диаметрально противоположные прорези в боковой стенке полости. Вариант e) содержит только две прорези на закрытом конце полости. Вариант f) содержит две прорези на закрытом конце и одну прорезь в боковой стенке полости. Вариант g) содержит три прорези на закрытом конце полости. Вариант h) содержит три прорези на закрытом конце полости и две диаметрально противоположные прорези в боковой стенке полости. Вариант i) содержит три прорези на закрытом конце полости и две пары диаметрально противоположных прорезей в боковой стенке полости. Это лишь некоторые примеры конфигураций. Каждая прорезь может иметь определенную форму. Например, некоторые или все из прорезей могут иметь I-образную, L-образную, S-образную или T-образную форму. Некоторые или все прорези могут быть круглыми, овальными или прямоугольными.The slots provided to allow RF radiation to enter the aerosol-forming substrate may be in various positions. In fig. 9 shows the various slot arrangement options. Option a) contains one slot at the closed end of the substrate cavity. Option b) contains diametrically opposed slots in the side wall of the cavity. Option c) contains both a slot at the closed end and diametrically opposed slots in the side wall of the cavity. Option d) contains two slots at the closed end and diametrically opposed slots in the side wall of the cavity. Option e) contains only two slots at the closed end of the cavity. Option f) contains two slots at the closed end and one slot in the side wall of the cavity. Option g) contains three slots at the closed end of the cavity. Option h) contains three slots at the closed end of the cavity and two diametrically opposed slots in the side wall of the cavity. Option i) contains three slots at the closed end of the cavity and two pairs of diametrically opposed slots in the side wall of the cavity. These are just some example configurations. Each slot can have a specific shape. For example, some or all of the slots may be I-shaped, L-shaped, S-shaped, or T-shaped. Some or all of the slots may be round, oval or rectangular.
Следует понимать, что, в частности, в вариантах осуществления, в которых стенки полости субстрата являются прозрачными для РЧ излучения, изделие, генерирующее аэрозоль, может иметь обертку или оболочку, непрозрачную для РЧ излучения, при этом в обертке или оболочке могут быть предусмотрены прорези или окна различной конфигурации, чтобы РЧ излучение могло проникать в субстрат, образующий аэрозоль.It should be understood that, particularly in embodiments in which the walls of the substrate cavity are transparent to RF radiation, the aerosol generating article may have a wrapper or casing that is opaque to RF radiation, wherein slots or slots may be provided in the wrapper or casing. windows of various configurations to allow RF radiation to penetrate the aerosol-forming substrate.
В описанных до сих пор вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, был размещен в изделии, генерирующем аэрозоль, на котором пользователь делает затяжку. На фиг. 10 показан альтернативный вариант осуществления, в котором изделие, генерирующее аэрозоль, расположено с устройством, генерирующим аэрозоль. Система, генерирующая аэрозоль, по фиг. 10, содержит мундштучную часть, на которой пользователь делает затяжку, являющуюся частью устройства, и капсулу 110, содержащую субстрат, образующий аэрозоль, полностью находящуюся в кожухе 106 устройства.In the embodiments described thus far, the aerosol-generating substrate has been placed in the aerosol-generating article on which the user takes a puff. In fig. 10 shows an alternative embodiment in which the aerosol generating article is disposed with the aerosol generating device. The aerosol generating system of FIG. 10 includes a mouthpiece portion on which the user takes a puff that is part of the device, and a capsule 110 containing the aerosol-forming substrate contained entirely within the device housing 106.
Система по фиг. 10 содержит капсулу 110, генерирующую аэрозоль, размещенную в кожухе 106 устройства, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 105 питания, схему 104 управления, генератор 103 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 108 субстрата, в которой размещается капсула 110, генерирующая аэрозоль. Между генератором 103 радиочастотного электромагнитного поля и полостью субстрата расположена резонирующая полость 107. Антенна 109, соединенная с выходом генератора 103 электромагнитного поля, расположена в резонирующей полости, как описано со ссылкой на вариант осуществления по фиг. 7. Внешняя поверхность капсулы, как правило, непрозрачна для РЧ излучения, но для проникновения излучения внутрь капсулы предусмотрены окна 112, прозрачные для радиочастотного электромагнитного поля. Капсула, например, может быть снабжена пластиковым покрытием, прозрачным для РЧ излучения.The system according to FIG. 10 includes an aerosol generating capsule 110 housed in an aerosol generating device housing 106. The aerosol generating device includes a power supply 105, a control circuit 104, an RF electromagnetic field generator 103 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 108 housing the aerosol generating capsule 110. A resonating cavity 107 is located between the radio frequency electromagnetic field generator 103 and the substrate cavity. An antenna 109 connected to the output of the electromagnetic field generator 103 is located in the resonating cavity, as described with reference to the embodiment of FIG. 7. The outer surface of the capsule is generally opaque to RF radiation, but to allow radiation to penetrate into the capsule, windows 112 are provided that are transparent to the RF electromagnetic field. The capsule, for example, may be provided with a plastic coating that is transparent to RF radiation.
Мундштучная часть 101 прикреплена к кожуху 106 для покрытия капсулы. Мундштук может быть прикреплен к кожуху устройства с помощью винтового соединения, защелкивающегося соединения, шарнира или любым другим способом. Мундштучная часть 101 содержит металлический сетчатый экран 102 против излучения, через который может проходить генерируемый аэрозоль.The mouthpiece portion 101 is attached to the housing 106 to cover the capsule. The mouthpiece may be attached to the device housing using a screw connection, a snap connection, a hinge, or any other method. The mouthpiece portion 101 contains a metal mesh anti-radiation screen 102 through which the generated aerosol can pass.
В кожухе 106 могут быть предусмотрены отверстия для воздушного потока (не показаны), чтобы воздух мог втягиваться в устройство, проходить выпуск капсулы 110 (или через капсулу) и выходить через мундштук устройства, генерирующего аэрозоль.Air flow openings (not shown) may be provided in the housing 106 to allow air to be drawn into the device, pass through the outlet of capsule 110 (or through the capsule), and exit through the mouthpiece of the aerosol generating device.
На фиг. 11 представлен другой вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления по фиг. 10, но в котором вместо резонирующей полости предусмотрен волновод. Признаки, идентичные варианту осуществления по фиг. 10, обозначены одинаковыми ссылочными номерами. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит блок 105 питания, схему 104 управления, генератор 103 радиочастотного электромагнитного поля, содержащий полупроводниковый РЧ транзистор, и полость 108 субстрата, в которой размещается капсула 120, генерирующая аэрозоль. В варианте осуществления по фиг. 11 РЧ излучение направляется от генератора 103 электромагнитного поля через волновод 124 к антенне 126, расположенной смежно с окном в боковой стенке капсулы 120. И в этом случае внешняя поверхность капсулы в целом непрозрачна для РЧ излучения, но для проникновения излучения внутрь капсулы предусмотрены окна 122, прозрачные для радиочастотного электромагнитного поля. Окно 122 расположено на противоположной стороне капсулы относительно окна, через которое излучение проникает в полость, чтобы обеспечить возможность тестирования РЧ электромагнитного поля тестирующей антенной, как будет описано.In fig. 11 shows another embodiment similar to the embodiment of FIG. 10, but in which a waveguide is provided instead of a resonating cavity. Features identical to the embodiment of FIG. 10 are designated by the same reference numerals. The aerosol generating device includes a power supply 105, a control circuit 104, an RF electromagnetic field generator 103 containing an RF semiconductor transistor, and a substrate cavity 108 housing the aerosol generating capsule 120. In the embodiment of FIG. 11, RF radiation is directed from electromagnetic field generator 103 through waveguide 124 to an antenna 126 located adjacent to a window in the side wall of capsule 120. Again, the outer surface of the capsule is generally opaque to RF radiation, but windows 122 are provided to allow radiation to penetrate into the capsule. transparent to radio frequency electromagnetic fields. A window 122 is located on the opposite side of the capsule from the window through which radiation enters the cavity to allow testing of the RF electromagnetic field with a test antenna, as will be described.
В вариантах осуществления, показанных на фиг. 10 и 11, капсулы заполнены гелевым или жидким субстратом, образующим аэрозоль, хотя может быть использован тот же диапазон субстратов, который описан со ссылкой на предыдущие варианты осуществления. Гель может содержать большую долю глицерина вместе с никотином и ароматизаторами. Жидкость может содержать смесь из одного или более веществ для образования аэрозоля, таких как глицерин и пропиленгликоль, воду, никотин и ароматизаторы. В одном примере жидкость в капсуле по фиг. 11 содержит 39% (по весу) глицерина, 39% пропиленгликоля, 20% воды и 2% никотина. В другом примере жидкость содержит 58% (по весу) глицерина, 20% пропиленгликоля, 20% воды и 2% никотина.In the embodiments shown in FIGS. 10 and 11, the capsules are filled with a gel or liquid aerosol-forming substrate, although the same range of substrates as described with reference to the previous embodiments can be used. The gel may contain a large proportion of glycerin along with nicotine and flavorings. The liquid may contain a mixture of one or more aerosol-forming substances such as glycerin and propylene glycol, water, nicotine and flavorings. In one example, the liquid in the capsule of FIG. 11 contains 39% (by weight) glycerin, 39% propylene glycol, 20% water and 2% nicotine. In another example, the liquid contains 58% (by weight) glycerin, 20% propylene glycol, 20% water and 2% nicotine.
На фиг. 12 представлено схематическое изображение возможного механизма для обеспечения выхода аэрозоля из капсулы, заполненной гелем или жидкостью, для использования в вариантах осуществления по фиг. 10 или 11. Капсула по фиг. 12 содержит металлический кожух 130, который может быть повторно заполнен гелем или жидким субстратом 132, образующим аэрозоль. В кожухе капсулы выполнены окна для проникновения РЧ излучения, чтобы гель или жидкость могли нагреваться. На мундштучном конце капсулы имеются клапаны 134. Когда пользователь осуществляет затяжку через мундштук системы, снижение давления в мундштуке приводит к открытию клапанов, позволяя пару и аэрозолю выходить из капсулы и втягиваться в рот пользователя. Нагревание геля или жидкости также может увеличивать давление в капсуле, обеспечивая дополнительное усилие для открытия клапанов 134.In fig. 12 is a schematic representation of a possible mechanism for allowing an aerosol to exit a gel or liquid filled capsule for use in the embodiments of FIG. 10 or 11. Capsule according to FIG. 12 includes a metal casing 130 that can be refilled with a gel or liquid substrate 132 to form an aerosol. The capsule casing has windows for RF penetration so that the gel or liquid can be heated. There are valves 134 at the mouthpiece end of the capsule. When the user takes a puff through the mouthpiece of the system, the reduction in pressure in the mouthpiece causes the valves to open, allowing steam and aerosol to exit the capsule and be drawn into the user's mouth. Heating the gel or liquid can also increase the pressure in the capsule, providing additional force to open the valves 134.
Во всех описанных вариантах осуществления желательно иметь возможность регулировать температуру субстрата, образующего аэрозоль. Возможность использования управления с обратной связью для управления частотой или амплитудой электромагнитного поля является одним из преимуществ использования полупроводникового РЧ транзистора.In all of the described embodiments, it is desirable to be able to control the temperature of the aerosol-forming substrate. The ability to use feedback control to control the frequency or amplitude of the electromagnetic field is one of the advantages of using a semiconductor RF transistor.
На фиг. 13 представлена схема управления, которая может быть использована в любом из описанных вариантов осуществления. Как было описано ранее, система содержит схему управления для генератора электромагнитного поля. В примере по фиг. 13 генератор 11 электромагнитного поля содержит полупроводниковый РЧ транзистор LDMOS, который выполняет функцию как генератора 10 РЧ сигнала, так и усилителя 12 мощности для усиления генерируемого радиочастотного электромагнитного сигнала. Выходной сигнал радиочастотного полупроводникового транзистора 11 передается на излучающую антенну 149, расположенную для излучения субстрата 152, образующего аэрозоль, расположенного внутри изделия 150, генерирующего аэрозоль, размещенного в полости 148 субстрата.In fig. 13 illustrates a control circuit that may be used in any of the described embodiments. As previously described, the system contains a control circuit for an electromagnetic field generator. In the example of FIG. 13, the electromagnetic field generator 11 includes an LDMOS semiconductor RF transistor that functions as both an RF signal generator 10 and a power amplifier 12 to amplify the generated RF electromagnetic signal. The output of the radio frequency semiconductor transistor 11 is transmitted to a radiating antenna 149 positioned to radiate an aerosol-generating substrate 152 located within an aerosol-generating article 150 housed in a substrate cavity 148.
Схема управления содержит микроконтроллер 140, который может управлять как частотой, так и выходной мощностью полупроводникового радиочастотного транзистора. Один или более датчиков обеспечивают входные данные для микроконтроллера. Микроконтроллер регулирует частоту или выходную мощность, либо и частоту, и выходную мощность генератора электромагнитного поля на основе входных сигналов датчика. В примере, показанном на фиг. 13, имеется датчик 142 температуры, расположенный для измерения температуры в полости субстрата. В качестве альтернативы или в дополнение к датчику температуры в полости может быть предусмотрена тестирующая антенна 144. Тестирующая антенна выполнена как приемник и может обнаруживать возмущение электромагнитного поля в полости субстрата, что является показателем эффективности поглощения энергии субстратом, образующим аэрозоль. Также предусмотрен датчик 147 РЧ мощности для определения выходной мощности генератора электромагнитного поля.The control circuit includes a microcontroller 140 that can control both the frequency and the output power of the RF semiconductor transistor. One or more sensors provide input data to the microcontroller. The microcontroller adjusts the frequency or output power, or both the frequency and output power of the electromagnetic field generator based on the sensor input signals. In the example shown in FIG. 13, there is a temperature sensor 142 positioned to measure the temperature in the substrate cavity. Alternatively or in addition to the cavity temperature sensor, a test antenna 144 may be provided. The test antenna is configured as a receiver and can detect electromagnetic field disturbance in the substrate cavity, which is an indication of the energy absorption efficiency of the aerosol-forming substrate. An RF power sensor 147 is also provided to determine the output power of the electromagnetic field generator.
Микроконтроллер 140 получает сигналы от датчика РЧ мощности, датчика 142 температуры и тестирующей антенны 144. Сигналы могут быть использованы для определения: слишком низкой температуры, слишком высокой температуры, наличия неисправности и отсутствия субстрата или наличия субстрата с неприемлемыми диэлектрическими свойствами в полости субстрата. Субстрат с неприемлемыми свойствами субстрата может быть субстратом, в котором содержащиеся в нем жидкость или гель были истощены при использовании и поэтому нуждаются в замене.The microcontroller 140 receives signals from an RF power sensor, a temperature sensor 142, and a test antenna 144. The signals can be used to determine whether a temperature is too low, a temperature is too high, the presence of a fault and the absence of a substrate, or the presence of a substrate with unacceptable dielectric properties in the substrate cavity. A substrate with unacceptable substrate properties may be a substrate in which the liquid or gel it contains has been depleted through use and therefore needs to be replaced.
На основании определения, выполненного микроконтроллером 140, частота и мощность электромагнитного поля, генерируемого радиочастотным полупроводниковым транзистором 11, регулируется или электромагнитное поле отключается. Как правило, желательно обеспечить стабильный и постоянный объем аэрозоля, что означает поддержание субстрата, образующего аэрозоль, в определенном температурном диапазоне. Однако желаемая целевая температура может меняться с течением времени при изменении состава субстрата, образующего аэрозоль, и изменении температуры окружающей системы. Кроме того, диэлектрические свойства субстрата, образующего аэрозоль, изменяются в зависимости от температуры, и поэтому может потребоваться регулировка электромагнитного поля при повышении или понижении температуры.Based on the determination made by the microcontroller 140, the frequency and power of the electromagnetic field generated by the radio frequency semiconductor transistor 11 is adjusted or the electromagnetic field is turned off. In general, it is desirable to provide a stable and constant volume of aerosol, which means maintaining the aerosol-forming substrate within a certain temperature range. However, the desired target temperature may change over time as the composition of the aerosol-forming substrate changes and the temperature of the surrounding system changes. In addition, the dielectric properties of the aerosol-forming substrate vary with temperature, and therefore the electromagnetic field may need to be adjusted as the temperature increases or decreases.
Следует понимать, что признаки, описанные в отношении одного варианта осуществления, также могут быть применены к другим вариантам осуществления. Описанные варианты осуществления обеспечивают преимущества равномерного бесконтактного нагрева субстрата, образующего аэрозоль, таким образом, чтобы можно было обеспечить определенные, желательные свойства аэрозоля. По сравнению с обычным микроволновым нагревом с использованием магнетрона, использование полупроводникового РЧ транзистора обеспечивает компактную систему, которая может быть реализована как портативная система. Использование полупроводникового РЧ транзистора также позволяет лучше контролировать частоту и мощность и увеличить срок службы.It should be understood that features described with respect to one embodiment may also be applied to other embodiments. The described embodiments provide the benefits of uniform, non-contact heating of the aerosol-forming substrate so that certain, desired properties of the aerosol can be achieved. Compared to conventional microwave heating using a magnetron, the use of a semiconductor RF transistor provides a compact system that can be implemented as a portable system. The use of a semiconductor RF transistor also allows for better frequency and power control and longer life.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19187403.1 | 2019-07-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022103574A RU2022103574A (en) | 2023-08-21 |
| RU2817278C2 true RU2817278C2 (en) | 2024-04-12 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611487C2 (en) * | 2011-12-30 | 2017-02-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Aerosol generating device with improved temperature distribution |
| RU2643422C2 (en) * | 2014-05-21 | 2018-02-01 | Филип Моррис Продактс С.А. | System, generating aerosol containing grid pantograph |
| RU2670534C1 (en) * | 2015-06-29 | 2018-10-23 | Никовенчерс Холдингз Лимитед | Electronic aerosol supply systems |
| RU2687765C1 (en) * | 2016-02-18 | 2019-05-16 | Бритиш Америкэн Тобэкко (Инвестментс) Лимитед | Device for supply of a flavoring agent |
| WO2019111103A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | Rai Strategic Holdings, Inc. | Quasi-resonant flyback converter for an induction-based aerosol delivery device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611487C2 (en) * | 2011-12-30 | 2017-02-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Aerosol generating device with improved temperature distribution |
| RU2643422C2 (en) * | 2014-05-21 | 2018-02-01 | Филип Моррис Продактс С.А. | System, generating aerosol containing grid pantograph |
| RU2670534C1 (en) * | 2015-06-29 | 2018-10-23 | Никовенчерс Холдингз Лимитед | Electronic aerosol supply systems |
| RU2687765C1 (en) * | 2016-02-18 | 2019-05-16 | Бритиш Америкэн Тобэкко (Инвестментс) Лимитед | Device for supply of a flavoring agent |
| WO2019111103A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | Rai Strategic Holdings, Inc. | Quasi-resonant flyback converter for an induction-based aerosol delivery device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220248761A1 (en) | An aerosol-generating system and method using dielectric heating | |
| KR102389832B1 (en) | Apparatus for generating aerosol by using microwave and method thereof | |
| JP2022504395A (en) | Aerosol generator and heating chamber for it | |
| US20220330613A1 (en) | Shisha device with dielectric heater | |
| JP7478728B2 (en) | Aerosol generating device and heating chamber therefor | |
| CN111109658B (en) | Electrically heated aerosol-generating system | |
| KR20210027259A (en) | Induction heating aerosol generation system with ambient temperature sensor | |
| JP2022502061A (en) | Aerosol generator and heating chamber for it | |
| JP2022502065A (en) | Aerosol generator and heating chamber for it | |
| JP2022504417A (en) | Aerosol generator and heating chamber for it | |
| US20190356047A1 (en) | Radio-frequency heating medium | |
| EA037581B1 (en) | Aerosol generating system | |
| JP2022504401A (en) | Aerosol generator and heating chamber for it | |
| JP2021532767A (en) | Electronic cigarettes and capsules for electronic cigarettes | |
| KR20200144404A (en) | Apparatus for generating aerosol by using microwave and method thereof | |
| CN114554883A (en) | Hookah system having a heating unit comprising two electrodes | |
| RU2817278C2 (en) | System, device and method for generating aerosol using dielectric heating | |
| JP2024507136A (en) | Aerosol generation system with dielectric heater | |
| JP2023553435A (en) | Filled resonant cavity for optimized dielectric heating | |
| US20220079237A1 (en) | Infrared heated aerosol-generating element | |
| WO2023111359A1 (en) | Electronic vapour provision device | |
| JP2024507946A (en) | Dielectrically heated aerosol generation system with segmented heaters |