RS59028B1 - Električno zagrevani sistem za pušenje sa poboljšanim grejačem - Google Patents

Description

Predmetni pronalazak se odnosi na električno zagrevani sistem za pušenje koji sadrži grejač za zagrevanje supstrata koji daje aerosol.

US-A-5 353 813, opisuje cevastu lamelu sa lopaticama za upotrebu kao spoljni grejni element u električnom uređaju za pušenje. Grejni element sadrži više ugljeničnih lopatica raspoređenih oko cevi za ojačanje spiralno namotan karton. Jedna električna veza se formira na slobodnom kraju lopatica, dok zajednički prsten od ugljenika povezuje drugi kraj ugljeničnih lopatica da bi se stvorila zajednička električna veza. Kada se lopatice napajaju, one se zagrevaju do zagrejane zone sa temperaturom u opsegu od 300 °C do oko 900 °C.

WO95/27412 opisuje niz grejnih lopatica za upotrebu u električnom grejnom uređaju. Lopatice grejača su postavljene na uglavnom cilindričnu cev. Elektroizolator se nalazi između svake lopatice grejača i donje cilindrične cevi. Lopatice grejača su smeštene unutar kućišta uređaja i raspoređene tako da zagrevaju supstrat koji stvara aerosol koji je umetnut u cilindričnu cev tako da lopatice grejača okružuju podlogu koja daje aerosol.

Pronalazači su shvatili da bi bilo korisno da se obezbedi električno zagrevani sistem za pušenje koji je lakši za proizvodnju i, takođe, zahteva manje komponenti u svojoj konstrukciji.

Pronalazak je definisan u priloženom nezavisnom patentnom zahtevu. Povoljna svojstva su navedena u zavisnim patentnim zahtevima.

U skladu sa prvim aspektom, obezbeđen je električno zagrevani sistem za pušenje za prihvat supstrata koji daje aerosol, pri čemu sistem sadrži: najmanje jedan grejač za zagrevanje supstrata za dobijanje aerosola, i napajanje za snabdevanje strujom najmanje jednog grejača, pri čemu najmanje jedan grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi, pri čemu jedna ili više elektroprovodljivih putanja ima odlike temperaturnog koeficijenta otpora takve da jedna ili više elektroprovodljivih putanja može da deluje i kao otpornik kao i temperaturni senzor.

U skladu sa prvim aspektom, takođe je obezbeđen grejač za upotrebu u električno zagrevanom sistemu za pušenje, grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih staza na elektroizolacionoj podlozi.

U skladu sa prvim aspektom, takođe je predviđena upotreba grejača u električno zagrevanom sistemu za pušenje, a grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi, pri čemu jedna ili više elektroprovodljivih putanja ima odlike temperaturnog koeficijenta otpora takve da jedna ili više elektroprovodljivih putanja može da deluje i kao otpornik i kao temperaturni senzor.

Upotrebom grejača koji sadrži elektroprovodljive putanje na elektroizolacionoj podlozi, koje mogu da deluju i kao grejač i kao temperaturni senzor, broj i veličina komponenti potrebnih za električno zagrevani sistem za pušenje se mogu smanjiti. Na taj načine se smanjuje veličina električno zagrevanog sistema za pušenje. Dodatno, elektroizolaciona podloga može biti vrlo tanka, što omogućava dodatno smanjenje veličine. Pored toga, deo ili sva potrebna elektronika, ožičenje i spojevi mogu biti ugrađeni na istu elektroizolacionu podlogu kao i grejač. Pored toga, grejač može biti proizveden jednostavnije i jeftinije od nekih grejača iz stanja tehnike koji zahtevaju da svaki grejni element bude pojedinačno formiran. Grejač omogućava veliku fleksibilnost u konstrukciji: elektroprovodljive putanje mogu biti raspoređene na elektroizolacionoj podlozi po želji i da bi se dobila željena distribucija toplote.

Poželjno, električno zagrevani sistem za pušenje dalje sadrži elektronsko kolo postavljeno da kontroliše snabdevanje električnom energijom od napajanja do najmanje jednog grejača.

Poželjno, napajanje snabdeva energijom najmanje jedan grejač u zavisnosti od temperature koju oseti jedna ili više elektroprovodljivih putanja i željene temperature. Drugim rečima, obezbeđena je povratna sprega koja omogućava da napajanje održava grejač i podlogu koja daje aerosol, na određenoj željenoj temperaturi. Ovo se postiže bez potrebe za posebnim temperaturnim senzorom. Poželjno je da električno zagrevani sistem za pušenje uključuje elektronska kola postavljena u tu svrhu. Poželjno, željena temperatura je temperatura na kojoj grejač zagreva, ali ne sagoreva, supstrat koji daje aerosol.

Električno zagrevani sistem za pušenje dalje sadrži termoizolacioni materijal za izolaciju najmanje jednog grejača. Termoizolacioni materijal može izolovati materijal od spoljašnjosti električno zagrevanog sistema za pušenje. Poželjno je da grejač sadrži deo elektroizolacionog supstrata koji na sebi ima termoizolacionu i/ili reflektujuću strukturu.

Prema drugom aspektu, obezbeđen je električno zagrevani sistem za pušenje za prihvat supstrata koji daje aerosol, a sistem obuhvata: najmanje jedan grejač za zagrevanje supstrata da bi se dobio aerosol, pri čemu najmanje jedan grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi; napajanje za napajanje najmanje jednog grejača; i termoizolacioni materijal za izolaciju najmanje jednog grejača.

Prema drugom aspektu, takođe je obezbeđen termoizolacioni materijal za upotrebu u električno zagrevanom sistemu za pušenje koji ima grejač koji sadrži jedan ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi.

Prema drugom aspektu, takođe je predviđena upotreba termoizolacionog materijala u električno zagrevanom sistemu za pušenje koji ima grejač koji sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi.

Termoizolacioni materijal smanjuje gubitak toplote iz grejača i, takođe, štiti korisnika koji koristi električno zagrevani sistem za pušenje od opekotina. Termoizolacioni materijal je poželjno postavljen oko supstrata koji daje aerosol tako da obezbedi najveću toplotnu izolaciju. Termoizolacioni materijal mora biti materijal koji se ne raspada na visokim temperaturama koje se postižu u električno zagrevanom sistemu za pušenje. Neće biti pogodni svi termoizolacioni materijali. Poželjno je da termoizolacioni materijal sadrži metal ili drugi negorivi materijal. U jednom primeru, metal je zlato. U drugom primeru, metal je srebro. Metal je pogodan jer može da odrazi toplotu nazad u električno zagrevani sistem za pušenje.

Poželjno je da termoizolacioni materijal sadrži veći broj vazdušnih šupljina. Vazdušne šupljine su raspoređene u pravilnom obliku. U jednoj realizaciji kojoj se daje prednost, vazdušne šupljine su šestougaone i raspoređene u strukturi saća. Termoizolacioni materijal može biti obezbeđen na elektroizolacionoj podlozi pored elektroprovodljivih putanja. To omogućava da se elektroprovodljive putanje i termoizolacioni materijal izrađuju kao jedan element. Za neke postupke proizvodnje, elektroprovodljive putanje i termoizolacioni materijal mogu biti napravljeni kao deo istog procesa. Alternativno, termoizolacioni materijal može biti obezbeđen u električno zagrevanom sistemu za pušenje kao poseban element.

Kao u prvom aspektu, elektroizolaciona podloga može biti veoma tanka, omogućavajući smanjenje veličine. Pored toga, deo ili sva potrebna elektronika, ožičenje i spojevi mogu biti ugrađeni na istu elektroizolacionu podlogu kao i grejač. Pored toga, grejač može biti proizveden jednostavnije i jeftinije od nekih grejača iz stanja tehnike koji zahtevaju da svaki grejni element bude pojedinačno formiran. Grejač omogućava veliku fleksibilnost u konstrukciji: elektroprovodljive putanje mogu biti direktno postavljene na elektroizolacionoj podlozi po želji i da bi se dobila željena distribucija toplote.

Poželjno, električno zagrevani sistem za pušenje dalje sadrži elektronsko kolo postavljeno da kontroliše snabdevanje električnom energijom od napajanja do najmanje jednog grejača.

Poželjno je da napajanje napaja barem jedan grejač u zavisnosti od željene temperature. Poželjno je da električno zagrevani sistem za pušenje uključuje elektronska kola postavljena u tu svrhu. Poželjno, željena temperatura je temperatura na kojoj grejač zagreva, ali ne sagoreva, supstrat koja daje aerosol.

Poželjno je da jedna ili više elektroprovodljivih putanja imaju odlike temperaturnog koeficijenta otpornosti takve da jedna ili više elektroprovodljivih putanja može da deluje kao otporni grejači i kao temperaturni senzor.

U jednoj realizaciji bilo kog aspekta, jedna ili više elektroprovodljivih putanja sadrže veći broj delova, pri čemu je svaki deo odvojeno povezan na izvor napajanja. To obezbeđuje brojne prednosti. Prvo, omogućava da se različiti delovi zagrevaju tokom različitog trajanja, što može poboljšati iskustvo pušenja, u zavisnosti od prirode supstrata koji daje aerosol. Drugo, dozvoljava da se različiti delovi zagrevaju na različitim temperaturama, što takođe može poboljšati iskustvo pušenja, u zavisnosti od prirode supstrata koji daje aerosol. Treće, omogućava da se određeni deo grejača aktivira u bilo kom trenutku. Ovo dozvoljava da se samo jedan deo supstrata koji daje aerosol u svakom trenutku zagreva. Ovo može biti korisno jer to znači da se svaki deo supstrata koji daje aerosol može zagrevati samo jednom, a ne ponovo zagrevati.

U jednoj realizaciji bilo kog aspekta, elektroprovodljiva putanja ili putanje sadrže jedinstvenu putanju elektroprovodljivog materijala. Prvi kraj pojedinačne putanje se može spojiti na napajanje i drugi kraj pojedinačne staze se može spojiti na napajanje. U tom slučaju, napajanje može, takođe, biti povezano sa jednim ili više centralnih delova pojedinačne putanje da bi se obezbedilo više delova, pri čemu se svaki deo može odvojeno povezati sa napajanjem. U sledećoj realizaciji bilo kog aspekta, elektroprovodljiva putanja ili putanje sadrže veći broj putanja od elektroprovodljivog materijala, pri čemu se svaka putanja može odvojeno povezati sa napajanjem.

U oba aspekta, elektroprovodljive putanje su postavljene na elektroizolacionoj podlozi u formaciji koja je najpogodnija za zagrevanje supstrata koji daje aerosol. Moguć je bilo koji broj konfiguracija.

U prvoj realizaciji bilo kog aspekta, elektroizolaciona podloga je čvrsta i postavljena je da bude umetnuta u supstrat koji daje aerosol. Ako je elektroizolaciona podloga odgovarajućih dimenzija i kruta, ona se može umetnuti direktno u supstrat koji daje aerosol. Elektroizolaciona podloga može biti ojačana na neki način da bi se obezbedila dovoljna čvrstoća. U tom slučaju, ako je obezbeđen termoizolacioni materijal, može se predvideti da on okružuje supstrat koji daje aerosol.

U drugoj realizaciji bilo kog aspekta, elektroizolaciona podloga je cevasta i jedna ili više elektroprovodljivih putanja su na unutrašnjoj strani cevaste elektroizolacione podloge. Takav raspored se može koristiti kao spoljni grejač. Spoljni grejač se može koristiti da okružuje ili delimično okružuje supstrat koji daje aerosol. U jednoj realizaciji, supstrat koji daje aerosol je čvrst i ima oblik cilindričnog čepa. U tom slučaju, poželjno je da unutrašnji prečnik spoljašnjeg grejača bude isti ili malo veći od spoljašnjeg prečnika čepa za formiranje aerosola. U drugoj realizaciji, ako je obezbeđen termoizolacioni materijal, može se predvideti da okružuje supstrat koji daje aerosol i spoljašnji grejač. Termoizolacioni materijal može biti obezbeđen na elektroizolacionoj podlozi, a spoljašnji grejač može biti formiran tako da se električno izolujuća podloga valja tako da su elektroprovodljive putanje prema unutrašnjosti cevi, a termoizolacioni materijal je prema spoljašnjoj strani cevi.

U trećoj realizaciji bilo kog aspekta, elektroizolaciona podloga je cevasta i jedna ili više elektroprovodljivih putanja je na spoljašnjoj strani cevaste elektroizolacione podloge. Takav raspored se može koristiti kao unutrašnji grejač. Unutrašnji grejač se može umetnuti u supstrat koji daje aerosol. U jednoj realizaciji, supstrat koji daje aerosol je čvrst i obuhvata šuplju cev od supstrata koji daje aerosol. U tom slučaju, poželjno je da spoljašnji prečnik unutrašnjeg grejača bude isti ili nešto manji od unutrašnjeg prečnika cevi supstrata koji daje aerosol. U tom slučaju, ako je obezbeđen termoizolacioni materijal, može se predvideti da on okružuje supstrat koji daje aerosol.

U oba aspekta, najmanje jedan grejač može da sadrži krajnji grejač za zagrevanje kraja supstrata koji daje aerosol, pri čemu krajnji grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi. U jednoj realizaciji, krajnji grejač sadrži spiralnu elektroprovodljivu putanju na kružnoj ili uglavnom kružnoj elektroizolacionoj podlozi.

U oba aspekta, elektroprovodljive putanje poželjno sadrže elektrootporni materijal. Još poželjnije, elektroprovodljive putanje su metalne. Najpoželjnije, elektroprovodljive putanje obuhvataju jedno ili više od: srebra, platine, bakra, nikla i paladijuma. Drugi materijali su mogući,na primer elektro „provodljive“ keramike (kao što je, na primer, molibden-disilicid), ugljenik, grafit, legure metala i kompozitni materijali napravljeni od keramičkih materijala i metalnih materijala. Takvi kompozitni materijali mogu da sadrže dopirane ili nedopirane keramike. Primeri odgovarajućih dopiranih keramika obuhvataju dopirane silicijum-karbide. Primeri pogodnih metala, kao i onih koji su gore navedeni, uključuju titanijum, cirkonijum i tantal. Primeri odgovarajućih legura metala obihvataju nerđajući čelik, nikl-, kobalt-, hrom-, aluminijum-titan- cirkonijum-, hafnijum-, niobijum-, molibden-, tantal-, volfram-, kalaj-, galijum-, legure koje sadrže mangan i gvožđe, i super legure zasnovane na niklu, gvožđu, kobaltu, nerđajućem čeliku, Timetal® i legure zasnovane na gvožđe-aluminijumu i legure zasnovane na gvožđe-mangan-aluminijumu. Timetal ® je registrovani žig firme Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Denver, Kolorado. U kompozitnim materijalima, u zavisnosti od kinetike prenosa energije i potrebnih spoljašnjih fizičkohemijskih svojstava, elektrootporni materijal može da bude ugrađen u izolacioni materijal, inkapsuliran ili obložen izolacionim materijalom ili obrnuto.

U oba aspekta, elektroprovodljive putanje mogu biti obložene zaštitnim slojem. Elektroprovodljive putanje mogu biti obložene jednim ili više od: zlata, nikla i stakla. Oblaganje elektroprovodljivih putanja može biti povoljno ako elektroprovodljive putanje sadrže materijal koji će na neki način lako oksidirati ili korodirati.

U oba aspekta, poželjno je da elektroizolaciona podloga sadrži jedan ili više od: papira, stakla, keramike, anodizovanog metala, obloženog metala i poliimida. Keramika može da sadrži liskun, aluminijum okisd (Al2O3) ili cirkonijum dioksid (ZrO2). Mogu da budu upotrebljeni drugi pogodni materijali.

U prvoj realizaciji bilo kog aspekta, najmanje jedan grejač je formiran pomoću: obezbeđivanja elektroizolacione podloge; nanošenja elektroprovodljive paste na elektroizolacionu podlogu pomoću šablona za definisanje obrasca za elektroprovodljivu pastu; i sušenje elektroprovodljive paste da bi se formirale elektroprovodljive putanje.

U toj prvoj realizaciji, elektroizolaciona podloga može biti bilo koji pogodan elektroizolacioni materijal, ali je poželjno keramika ili anodizovani metal. U toj prvoj realizaciji, elektroprovodljiva pasta može biti bilo koja pogodna pasta, ali poželjno uključuje metalne čestice. Metal može biti srebro. Elektroprovodljiva pasta može, takođe, da sadrži veziva i plastifikatore.

U drugoj realizaciji bilo kog aspekta, najmanje jedan grejač je formiran pomoću: obezbeđivanja elektroizolacione podloge; pokrivanja, u osnovi, cele površine elektroizolacione podloge sa elektroprovodljivim materijalom; zaštite delova elektroprovodljivog materijala sa maskom koja određuje šemu za elektroprovodljivi materijal; i uklanjanja nezaštićenih delova elektroprovodljivog materijala.

U toj drugoj realizaciji, elektroizolaciona podloga može biti bilo koji pogodni elektroizolacioni materijal, ali je poželjno da je poliimid. U toj drugoj realizaciji, elektroprovodljivi materijal može biti bilo koji pogodan materijal, ali poželjno uključuje metalne legure. Metal može biti bakar. Elektroprovodljive putanje mogu biti obložene jednim ili više zaštitnih slojeva. U jednoj realizaciji, bakarni elektroprovodljivi tragovi su obloženi prvim slojem nikla i drugim slojem zlata.

U trećoj realizaciji bilo kog aspekta, najmanje jedan grejač je formiran pomoću: obezbeđivanja elektroizolacione podloge; oblaganja elektroizolacione podloge metalnim filmom; oblaganja metalnog filma slojem fotorezistentog materijala; zaštite delova fotorezistentog materijala maskom koja određuje obrazac za elektroprovodljivu pastu; uklanjanja nezaštićenih delova fotorezistentog materijala korišćenjem izvora svetlosti i hemikalija (izloženi fotorezistetni materijal je rastvorljiv u specifičnom rastvoru); uklanjanja delova metalnog filma koji nisu zaštićeni fotorezistetnim materijalom; i uklanjanja preostalog fotorezistentog materijala kako bi se otkrio metalni film u obliku elektroprovodljivih putanja.

U toj trećoj realizaciji, elektroizolaciona podloga može biti bilo koji pogodni elektroizolacioni materijal, ali je poželjno keramički. Najpoželjnije, supstrat je aluminijum oksid (Al2O3) ili cirkonijum dioksid (ZrO2). U toj trećoj realizaciji, metalni film može biti bilo koji pogodni metalni film, ali je poželjno film od platine. Elektroprovodljive putanje mogu biti obložene jednim ili više zaštitnih slojeva. U jednoj realizaciji, elektroprovodljive putanje su obložene slojem stakla.

U oba aspekta, supstrat koji daje aerosol poželjno sadrži materijal koji sadrži duvan i koji sadrži isparljiva jedinjenja duvanske arome, koja se oslobađaju iz supstrata koji daje aerosol usled zagrevanja. Alernativno, supstrat koji daje aerosol može da sadrži neduvanski materijal.

U oba aspekta, poželjno, supstrat koji daje aerosol dalje sadrži stvarač aerosola. Primeri odgovarajućih stvarača aerosola su glicerin i propilen-glikol.

U oba aspekta, supstrat koji daje aerosol je poželjno čvrst supstrat. U poželjnoj realizaciji, supstrat koji daje aerosol sadrži cevastu podlogu koja ima šupljinu za prijem najmanje jednog grejača. Čvrsti supstrat može da sadrži, na primer, jedno ili više od sledećeg: prah, granule, pelete, komadiće, štapiće, trake ili listiće koji sadrže jedno ili više od sledećeg: list biljke, list duvana, delove duvanskih žilica, rekonstituisani duvan, homogenizovani duvan kao što su ekstrudirani duvan i ekspandirani duvan. Čvrsti supstrat može da bude u slobodnom obliku, ili u odgovarajućem kontejneru ili ulošku. Po izboru, čvrst supstrat koji daje aerosol može da sadrži dodatna duvanska ili neduvanska isparljiva jedinjenja, koja će biti oslobođena usled zagrevanja supstrata.

U oba aspekta, po izboru, čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude obezbeđen na termostabilnom nosaču ili ugrađen u njemu. U poželjnoj realizaciji nosač je cevasti nosač kod koga je tanak sloj čvrstog supstrata nanesen na njegovu unutrašnju površinu ili na njegovu spoljašnju površinu ili i na jednu i na drugu površinu. Takav cevasti nosač može da se izradi npr. od papira, materijala nalik papiru, prostirke od netkanog ugljeničnog vlakna, otvorene metalne mreže male mase ili perforirane metalne folije ili bilo koje druge termički stabilne polimerne matrice. Alternativno, nosač može da ima oblik praha, granula, peleta, komadića, štapića, traka ili listića.

U oba aspekta čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude položen na površinu nosača u obliku npr. lista, pene, gela ili kaše. Čvrst supstrat koji daje aerosol može da bude položen na celoj površini nosača ili može da bude položen po određenom šablonu da bi tokom upotrebe obezbedio neujednačenu isporuku ukusa.

U oba aspekta, alternativno, nosač može da bude netkani materijal ili snop vlakana u koji su inkorporirane duvanske komponente. Netkani materijal ili snop vlakana sadrže, na primer, ugljenična vlakna, prirodna celulozna vlakna, ili vlakna na bazi derivata celuloze.

U oba aspekta, supstrat koji daje aerosol može alternativno da bude tečni supstrat. Ako je obezbeđen tečni supstrat koji daje aerosol, električno zagrevani sistem za pušenje poželjno sadrži sredstvo za zadržavanje tečnosti. Na primer, tečni supstrat koji daje aerosol može da se drži u posudi. Alternativno ili dodatno, tečni supstrat koji daje aerosol može da bude apsorbovan u porozni noseći materijal. Porozni materijal nosača može da bude napravljen od bilo kog odgovarajućeg apsorbujućeg čepa ili tela, na primer, penasti metalni ili plastični materijal, polipropilen, terilen, najlonska vlakna ili keramika. Tečni supstrat koji daje aerosol može da bude sadržan u poroznom materijalu nosača, pre upotrebe električno zagrevanog sistema za pušenje, ili alternativno, tečni materijal supstrata može da bude oslobođen u porozni materijal nosača u toku ili neposredno pre upotrebe. Na primer, tečni supstrat koji daje aerosol može da bude obezbeđen u kapsuli. Omotač kapsule se poželjno topi usled zagrevanja i oslobađa tečni supstrat koji daje aerosol u porozni materijal nosača. Kapsula može po izboru da sadrži kombinaciju čvrstog i tečnog.

Ako je supstrat koji daje aerosol tečni supstrat, koji daje aerosol, električno zagrevani sistem za pušenje može dalje da sadrži sredstvo za zagrevanje male količine tečnosti u datom trenutku. Sredstvo za zagrevanje male količine tečnosti u datom trenutku može da obuhvati, na primer, prolaz za tečnost u vezi sa tečnim supstratom. Tečni supstrat koji daje aerosol se po pravilu kapilarnom silom tera u prolaze za tečnost. Najmanje jedan grejač je poželjno organizovan tako da se, u toku upotrebe, samo mala količina tečnog supstrata unutar prolaza za tečnost, ne i tečnost unutar posude, zagreva i isparava.

Alternativno ili pored toga, ako je supstrat koji daje aerosol tečni supstrat koji daje aerosol, električno zagrevani sistem za pušenje može dalje da sadrži raspršivač u kontaktu sa izvorom tečnog supstrata koji daje aerosol i koji sadrži bar jedan grejač. Pored grejača raspršivač može da obuhvati jedan ili više elektomehaničkih elemenata kao što su piezoelektrični elementi. Dodatno ili alternativno, raspršivač može da obuhvati elemente koji koriste elektrostatičko, elektromagnetno ili pneumatsko dejstvo. Električno zagrevani sistem za pušenje može pored toga još da sadrži kondenzacionu komoru.

U oba aspekta supstrat koji daje aerosol može alternativno da bude neka druga vrsta supstrata koji daje aerosol, na primer gasoviti supstrat, ili bilo koja kombinacija različitih tipova supstrata.

U oba aspekta, za vreme rada, supstrat koji daje aerosol može potpuno da bude smešten unutar električno zagrevanog sistema za pušenje. U tom slučaju korisnik može da povuče dim sa usnika električno zagrevanog sistema za pušenje. Alternativno, za vreme rada, supstrat koji daje aerosol može da bude delimično smešten unutar električno zagrevanog sistema za pušenje. U tom slučaju supstrat koji daje aerosol može da bude deo posebnog proizvoda i korisnik može da povuče dim direktno iz tog posebnog proizvoda.

U oba aspekta, električno zagrevani sistem za pušenje može dalje da sadrži senzor za detektovanje protoka vazduha koji ukazuje da korisnik povlači dim. U toj realizaciji, poželjno, senzor je povezan na napajanje i sistem je organizovan da preda energiju bar jednom grejaču kada senzor oseti da korisnik povlači dim. Alternativno, sistem može dalje da sadrži ručno upravljivi prekidač, kojim korisnik inicira povlačenje dima.

U oba aspekta poželjno električno zagrevani sistem za pušenje dalje sadrži kućište za primanje supstrata koji daje aerosol i dizajnirano da bude držano od strane korisnika. Poželjno je da kućište sadrži najmanje jedan grejač, napajanje i sve druge komponente potrebne za sistem, kao što je elektronsko kolo. U jednoj realizaciji, kućište sadrži školjku i zamenljivi usnik.

U oba aspekta, u jednoj poželjnoj realizaciji, napajanje je izvor jednosmernog napona. U jednoj realizaciji napajanje je litijum jonska baterija. Alternativno, izvor električne energije može biti nikl-metal hidridna baterija, nikl-kadmijumska baterija ili litijum fosfatna baterija.

Karakteristike opisane u vezi sa jednim aspektom mogu se takođe primeniti na drugi aspekt. Posebno, karakteristike i prednosti jedne ili više elektroprovodljivih putanja koje deluju i kao otporni grijač i kao temperaturni senzor opisan u odnosu na prvi aspekt, mogu se, takođe, primeniti na drugi aspekt. Karakteristike i prednosti termoizolacionog materijala opisanog u odnosu na drugi aspekt, takođe, mogu biti primenljive na prvi aspekt.

Pronalazak će dalje biti opisan samo kroz primere, sa pozivanjem na prateće crteže, u kojima:

Crteži 1a do 1d prikazuju prvu realizaciju postupka za formiranje grejača za elektronski sistem za pušenje;

Crteži 2a do 2e prikazuju drugu realizaciju postupka za formiranje grejača za elektronski sistem za pušenje;

Crteži 3a do 3f prikazuju treću realizaciju postupka za formiranje grejača za elektronski sistem za pušenje;

Crtež 4 prikazuje prvu realizaciju grejača za upotrebu u električno zagrevanom sistemu za pušenje; i

Crteži 5a i 5b prikazuju drugu realizaciju grejača za upotrebu u električno zagrevanom sistemu za pušenje.

Kao što je gore razmatrano, pronalazak obezbeđuje elektronski sistem za pušenje koji uključuje grejač. Grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi. Grejač se može formirati većim brojem različitih proizvodnih procesa. Crteži 1a do 1d prikazuju prvi proizvodni proces. Crteži 2a do 2d prikazuju drugi proizvodni proces. Crteži 3a do 3d prikazuju treći proizvodni proces.

Crteži 1a do 1d prikazuju proizvodni proces koji koristi tehniku sličnu onoj koja je korišćena u sito štampi. Ovaj proizvodni proces se može koristiti kod prvog ili drugog aspekta. Što se tiče crteža 1a, prvo je obezbeđena elektroizolaciona podloga 101. Elektroizolaciona podloga može da sadrži bilo koji pogodan elektroizolacioni materijal, na primer, ali ne ograničavajući se na, keramiku kao što je MICA, staklo ili papir. Alternativno, elektroizolaciona podloga može da sadrži električni provodnik koji je izolovan od elektroprovodljivih putanja (proizvedenih na crtežu 1b i razmatranih u daljem tekstu), na primer, oksidacijom ili anodizovanjem njegove površine ili oba. Jedan primer je anodizovani aluminijum. Alternativno, elektroizolaciona podloga može da sadrži električni provodnik na koji se dodaje srednji sloj premaza koji se naziva glazura. U tom slučaju, glazura ima dve funkcije: da električno izoluje podlogu od elektroprovodljivih putanja i da smanji savijanje podloge. Preklapanja koja postoje u elektroizolacionoj podlozi mogu dovesti do pukotina u elektroprovodljivoj pasti (primenjenoj na crtežu 1b i opisanoj u nastavku) koje uzrokuju neispravne otpornike.

Uz upućivanje na crtež 1b, elektroizolaciona podloga se čvrsto drži, na primer vakuumom, dok se metalna pasta 105 oblaže na elektroizolacionu podlogu pomoću odsečenog materijala 107. Može se koristiti bilo koja pogodna metalna pasta, ali u jednom primeru metalna pasta je srebrna pasta. U jednom posebno povoljnom primeru, pasta sadrži 20% do 30% veziva i plastifikatora i 70% do 80% čestica metala, obično čestica srebra. Izrez 107 obezbeđuje šablon za željene elektroprovodljive putanje. Nakon što je metalna pasta 105 obložena na elektroizolacionu podlogu 101, elektroizolaciona podloga i pasta se spaljuju, na primer, u peći za sinterovanje. U prvoj fazi pečenja na temperaturi od 200°C do 400°C, organska veziva i rastvarači izgore. U drugoj fazi pečenja na temperaturi između 350°C i 500°C, metalne čestice su sinterovane.

Uz upućivanje na crtež 1c, rezultat je elektroizolaciona podloga 101 koja ima elektroprovodljivu putanju ili putanje 103 na sebi. Elektroprovodljiva putanja ili putanje sadrže grejne otpornike i potrebne priključne pločice.

Konačno, elektroizolaciona podloga 101 i elektroprovodljive putanje 103 su oblikovane u odgovarajući oblik za upotrebu kao grejač u električno zagrevanom sistemu za pušenje. Što se tiče crteža 1d, elektroizolaciona podloga 101 može biti urolana u cevastu formu, tako da elektroprovodljive putanje leže sa unutrašnje strane elektroizolacione podloge (crtež 1d(i)). U tom slučaju, cev može funkcionisati kao spoljnji grejač za čvrsti čep od materijala koji daje aerosol. Unutrašnji prečnik cevi može biti isti ili malo veći od prečnika čepa koji daje aerosol. Alternativno, elektroizolaciona podloga 101 može biti urolana u cevastu formu, tako da elektroprovodljive putanje leže sa spoljne strane elektroizolaciona podloge (crtež 1d (ii)). U tom slučaju, cev može da funkcioniše kao unutrašnji grejač i može se umetnuti direktno u supstrat koji daje aerosol. Ovo može dobro funkcionisati kada supstrat koji daje aerosol ima oblik cevi duvanskog materijala, na primer, kao što je duvanski sloj. U tom slučaju, spoljašnji prečnik cevi može biti isti ili nešto manji od unutrašnjeg prečnika cevi supstrata koji aerosol. Alternativno, ako je elektroizolacioni supstrat dovoljno krut ili ojačan na neki način, deo ili sva elektroizolaciona podloge i elektroprovodljive putanje mogu se koristiti direktno kao unutrašnji grejač (crtež 1d (iii)) jednostavnim umetanjem elektroizolacione podloge i elektroprovodljivih putanja direktno u supstrat koji daje aerosol.

Crteži 2a do 2e prikazuju drugi proizvodni proces za grejač za električno zagrevani sistem za pušenje. Ovaj proizvodni proces se može koristiti kod prvog ili drugog aspekta. Ovaj proizvodni proces se zasniva na PCB tehnologiji proizvodnje. Što se tiče crteža 2a, prvo je obezbeđena elektroizolaciona podloga 201. Opet, elektroizolaciona podloga može da sadrži bilo koji pogodan elektroizolacioni materijal. U ovom primeru, elektroizolaciona podloga 201 sadrži poliimid.

Uz upućivanje na crtež 2b, kao drugo, metalna folija 205 se nanosi preko u osnovi celokupne elektroizolacione podloge 201. Ovo se može postići laminacijom ili postupkom fizičkog taloženja (PVD), nakon čega sledi galvansko ojačanje. Može se koristiti bilo koji pogodan metal, ali, u jednom primeru, metalna folija je bakar. Bakar ima prednost u tome što ima visoki temperaturni koeficijent otpora. Ovo može značiti da je relativno jednostavno koristiti elektroprovodljive putanje kao temperaturni senzor kao i grejač. O ovome se detaljnije govori u nastavku teksta. Mogu se koristiti i drugi metali, na primer, ali bez ograničenja, nikl ili platina.

Nakon što je metalna folija 205 nanesena na elektroizolacionu podlogu, neželjene površine bakra se uklanjaju suptractivnom metodom. Uz upućivanje na crtež 2c, obično se koristi maska 207 u kombinaciji sa hemijskim nagrizanjem, koje rastvara bakar u svim oblastima koje nisu zaštićene maskom. Ovo ima za rezultat uređaj prikazanim na crtež 2c koji sadrži elektroizolacionu podlogu 201 sa elektroprovodljivim površinama 209.

Uz upućivanje na crtež 2d, elektroprovodljive površine 209 mogu se zatim obložiti. Crtež 2d prikazuje jednu elektroprovodljivu površinu 209 zbog jednostavnosti. Oblaganje je pogodno ako se koristi bakar, pošto bakar brzo oksidiše. Može biti teško lemiti bakar, da bi se formirale neophodne veze, ako je već formiran oksidni sloj. U ovom primeru, elektroprovodljive površine 209 su obložene dvostrukim slojem koji sadrži prvi sloj 211 nikla, a zatim drugi sloj 213 zlata. Rezultat je elektroizolaciona podloga 201 koja ima elektroprovodljivu putanju ili putanje 203 na njoj. Elektroprovodljiva putanja ili putanje sadrže grejne otpornike i potrebne priključne pločice.

Konačno, elektroizolaciona podloga 201 i elektroprovodljive putanje 203 su oblikovane u odgovarajući oblik za upotrebu kao grejač u električno zagrevanom sistemu za pušenje. Uz upućivanje na crtež 2e, elektroizolaciona podloga 201 može biti urolan u cevasti oblik, tako da su elektroprovodljive putanje sa unutrašnje strane elektroizolacione podloge (Crtež 2e (i)). U tom slučaju, cev može da funkcioniše kao spoljnji grejač za supstrat koji daje aerosol. Alternativno, elektroizolaciona podloga 201 može biti urolana u cevastu formu, tako da su elektroprovodljive putanje sa spoljne strane elektroizolacione podloge (crtež 2e (ii)). U tom slučaju, cev može da funkcioniše kao unutrašnji grejač i može se umetnuti direktno u supstrat koji daje aerosol. Alternativno, ako je elektroizolaciona podloga dovoljno kruta ili ojačana na neki način, deo ili cela elektroizolaciona podloga i elektroprovodljive putanje mogu se koristiti kao unutrašnji grejač (crtež 2e (iii)) jednostavnim umetanjem elektroizolacione podloge i elektroprovodljive putanje direktno u supstrat koji daje aerosol.

Treba primetiti da se postupak opisan uz upućivanje na crteže 2a do 2e može, takođe, koristiti za formiranje dodatnog termoizolacionog, reflektujućeg sloja. Ovo će u nastavku biti detaljno razmatrano .

Crteži 3a do 3f prikazuju treći proizvodni proces za grejač za električno zagrevani sistem za pušenje. Ovaj proizvodni proces se može koristiti kod prvog ili drugog aspekta. Ovaj proizvodni proces se zasniva na tehnici fotolitografije. Uz upućivanje na crtež 3a, prvo je obezbeđena elektroizolaciona podloga 301. Opet, elektroizolaciona podloga može da sadrži bilo koji pogodan elektroizolacioni materijal. U ovom primeru, elektroizolaciona podloga 301 sadrži debelu keramiku, na primer, ali ne ograničavajući se na, aluminijum oksid (Al2O3) ili cirkonijum dioksid (ZrO2).

Uz upućivanje na crtež 3b, strukturirani metalni film 305 je formiran preko elektroizolacione podloge 301. Može se koristiti bilo koji pogodan metal, ali, u ovom primeru, metalni film je platina.

Uz upućivanje na crtež 3c, sloj fotorezistora 307 se zatim nanosi preko metalnog filma 305. Sloj fotorezistora se može primeniti bilo kojom pogodnom tehnikom, na primer, ali ne ograničavajući se na, nanošenje centrifugiranjem.

Uz upućivanje na crtež 3d, neželjena područja fotorezistora su uklonjena. Ovo se postiže upotrebom maske 309 i izlaganja fotorezistora intenzivnoj svetlosti iz izvora svetlosti 311. Hemijska promena se dešava u izloženim delovima fotorezistora, što omogućava da se te oblasti naknadno uklone hemijskim agensom koji se zove razvijač.

Kada se fotorezistor ukloni u nezaštićenim područjima, metalni film 305 se urezuje mokrim ili suvim nagrizanjem. Ovo rastvara metalni film u svim oblastima koje ne štiti fotorezistor. Kada je metal ugraviran, preostali fotorezistor se uklanja rastvaračem. Ovo ima za rezultat uređaj prikazan na crtežu 3e koji sadrži elektroizolacionu podlogu 301 sa elektroprovodljivim površinama 313.

Na crtežu 3f, konačno, elektroizolaciona podloga 301 i elektroprovodljive površine 313 mogu opciono biti obložene sa pasivizirajućim slojem 315 da bi se sprečila korozija ili oksidacija elektroprovodljivih područja. U ovom primeru, pasivizirajući sloj je stakleni sloj. Rezultat je elektroizolaciona podloga 301 koja ima elektroprovodljivu putanju ili putanje 303 na sebi. Elektroprovodljiva putanja ili putanje sadrže grejne otpornike i potrebne priključne pločice.

Ovaj grejač može biti montiran u električno zagrevanom sistemu za pušenje pomoću posebnog okvira, na primer, metalne stezaljke, ili grejač može biti sastavni deo monolitne keramičke osnove koja se nalazi unutar električno zagrevanog sistema za pušenje.

Crteži 4 i 5a i 5b prikazuju dva alternativna ostvarenja grejača prema pronalasku.

Crtež 4 prikazuje prvu realizaciju grejača koji se koristi sa supstratom koji daje aerosol. Na crtežu 4, grejač 400 sadrži ravnu, krutu elektroizolacionu podlogu 401 koja na sebi ima elektroprovodljive putanje 403. (Grejač može biti u obliku koji je prikazan na crtežu 1d (iii) ili na crtežu 2e (iii).) Elektroprovodljive putanje se mogu povezati na napajanje (nije prikazano) preko priključaka 405. Grejač 400 može biti umetnut direktno u čep supstrata koji daje aerosol, prikazan šematski na 407. Grejač prikazan na crtežu 4 može se koristiti ili u prvom ili drugom aspektu. Ako elektroprovodljive putanje imaju odgovarajuće temperaturne koeficijente otpornosti, one mogu da deluju kao otporni grejači kao i temperaturni senzor. Grejač može biti kombinovan sa termoizolacionim materijalom za toplotnu izolaciju najmanje jednog grejača od spoljašnjosti električno zagrevanog sistema za pušenje u kome se koristi.

Crteži 5a i 5b prikazuju drugu realizaciju grejača. Na crtežima 5a i 5b, grejač sadrži elektroizolacionu podlogu 501. Na prvom delu 509 elektroizolacione podloge, postoje elektroprovodljive putanje 503. Elektroprovodljive putanje 503 mogu se povezati sa napajanjem (nije prikazano) preko priključaka 505. Na drugom delu 511 elektroizolacione podloge 501, termoizolaciona reflektujuća struktura saća 507 je formirana na elektroizolacionoj podlozi. Grejač sa crteža 5a je projektovan tako da se urola u cev s leva na desno, tako da je deo 509 elektroizolacione podloge koja ima elektroprovodljive putanje iznutra i deo 511 elektroizolacione podloge koja ima termoizolacionu reflektujuću strukturu saća 507 sa spoljne strane. Poželjno je da termoizolacioni materijal, takođe, ima visoku refleksiju. Dobijeni grejač je shematski prikazan na crtežu 5b. Struktura saća se zatim može koristiti za toplotnu izolaciju grejača i poželjno je da je od metala. Na grejaču prikazanom na crtežu 5b može se koristiti spoljašnji grejač, sa termoizolacionom reflektujućom strukturom saća 507 sa spoljne strane, tako da se grejač izoluje od spoljašnjosti električno zagrevanog sistema za pušenje u kome se koristi. Ovo smanjuje gubitak toplote i štiti ruku korisnika od opekotina.

Na crtežima 5a i 5b, termoizolaciona reflektujuća struktura saća prikazana je kao integralni deo grejača. Alternativno, međutim, struktura u obliku saća može se formirati odvojeno i koristiti u elektronskom sistemu za pušenje kao nezavisan element. Za spoljni grejač, struktura saća može se omotati oko elektroizolacione podloge i elektroprovodljivih putanja. Za unutrašnji grejač, struktura saća može biti obezbeđena oko supstrata koji daje aerosol. Osim toga, moguće su alternativne postavke konstrukcija za termoizolacioni materijal.

Grejač prikazan na slikama 5a i 5b može se koristiti i u prvom aspektu: ako elektroprovodljive putanje imaju pogodne odlike temperaturnog koeficijenta otpornosti, one mogu delovati kao otporni grejači kao i temperaturni senzor.

Kao što je već pomenuto, proizvodni proces prikazan na crtežima 2a do 2e može se, takođe, koristiti za stvaranje strukture saća 507. Na sličan način kao na crtežu 2d, pojedinačne oblasti na elektroizolacionoj podlozi mogu biti obložene. Ako se površina ispod potom rastvori ili ukloni na drugi način, oplata će formirati vazdušne šupljine koje obezbeđuju toplotnu izolaciju. U poželjnom rasporedu, vazdušne šupljine su predviđene u strukturi saća, ali su predviđeni i drugi rasporedi. Pored toga, najveća toplotna izolacija je obezbeđena kada se koristi nekoliko slojeva termoizolacione konstrukcije, na primer, urolavanjem ili slaganje nekoliko slojeva. Povoljno je da se oplata može sastojati samo od jednog sloja zlata. Zlato je posebno korisno jer će odraziti toplotu i prema unutrašnjosti električno zagrevanog sistema za pušenje, što dodatno smanjuje gubitak toplote. Alternativno, oblaganje može sadržati jedan sloj drugog metala, kao što je srebro. Alternativno, oblaganje može sadržati dva sloja, slično onome prikazanom na crtežu 2d.

Brojne prednosti su obezbeđene upotrebom grejača koji sadrži elektroprovodljive putanje formirane na elektroizolacionoj podlozi. Veličina komponenti potrebnih u električno zagrevanom sistemu za pušenje može se smanjiti. Na taj način se smanjuje veličina električno zagrevanog sistema za pušenje. Pored toga, elektroizolaciona podloga može biti vrlo tanka, što omogućava dodatno smanjenje veličine. Pored toga, deo ili sva potrebna elektronika, ožičenje i spojevi mogu biti ugrađeni na istu elektroizolacionu podlogu kao i grejač.

Pored toga, grejač može biti proizveden jednostavnije i jeftinije od nekih grejača iz stanja tehnike koji zahtevaju da svaki grejni element bude pojedinčno formiran. Grejač omogućava veliku fleksibilnost u konstrukciji: elektroprovodljive putanje mogu biti direktno postavljene na elektroizolacionoj podlozi po želji i da bi se dobila željena distribucija toplote.

Osim toga, pod pretpostavkom da materijal koji se koristi za elektroprovodljive putanje ima odgovarajuće temperaturne odlike koeficijenta otpora, elektroprovodljive putanje mogu delovati i kao otporni grejači i kao temperaturni senzor. Ovo može dodatno smanjiti veličinu električno zagrevanog sistema za pušenje, jer neće biti potreban poseban senzor temperature. Ovo će sada biti detaljnije opisano.

Temperaturni koeficijent otpora je mera promene otpora sa datom promenom temperature. Opšta formula se dobija tako da:

gde je R otpor, R0je otpor na datoj temperaturi (obično 0 ºC), T je temperatura, a α je temperaturni koeficijent otpora. Temperaturna zavisnost provodnika je u osnovi linearna.

U jednom postupku, napon preko i struja kroz elektroprovodljivu putanju može se meriti i odrediti otpor. Tada, pretpostavljajući znanje o R0i α (oba će biti poznata za dati materijal), može se odrediti temperatura. To znači da elektroprovodljiva putanja može da deluje kao senzor temperature kao i otporni grejač.

Materijal mora imati relativno pouzdani temperaturni koeficijent otpora, α. Drugim rečima, on se ne menja značajno tokom vremena ili pod određenim uslovima. Pored toga, mogu postojati prednosti korišćenja materijala koji ima visoku vrednost temperaturnog koeficijenta otpora, α, jer će to značiti da relativno mala promena temperature dovodi do velike promene otpora. Materijali koji imaju veliku vrednost α uključuju platinu, nikl i bakar.

Claims (10)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Električno zagrevani sistem za pušenje koji sadrži:

kućište dizajnirano da ga korisnik drži;

supstrat (407) koji daje aerosol smešten u kućište,

najmanje jedan grejač za zagrevanje supstrata koji daje aerosol, pri čemu najmanje jedan grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja (103, 203, 303, 403, 503) na elektroizolacionoj podlozi (101, 201, 301, 401, 501);

napajanje za snabdevanje električnom energijom bar jednog grejača; i

termoizolacioni materijal (507) za izolaciju najmanje jednog grejača, naznačen time što je elektroizolaciona podloga čvrsta i umetnuta u supstrat (407) koji daje aerosol.

2. Električno zagrevani sistem za pušenje prema zahtevu 1, naznačen time što jedna ili više elektroprovodljivih putanja (103, 203, 303, 403, 503) sadrži veći broj delova, svaki deo je odvojeno povezan na izvor napajanja.

3. Električno zagrevani sistem za pušenje prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što najmanje jedan grejač sadrži krajnji grejač za zagrevanje kraja supstrata koji daje aerosol, a krajnji grejač sadrži jednu ili više elektroprovodljivih putanja na elektroizolacionoj podlozi.

4. Električno zagrevani sistem za pušenje prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što najmanje jedna od:

elektroprovodljivih putanja (103, 203, 303, 403, 503) sadrži jedan ili više od: srebra, platine, bakra, nikla i paladijuma,

elektroprovodljivih putanja (103, 203, 303, 403, 503) su obložene sa jednim ili više od: zlata, nikla i stakla, i

elektroizolacionih podloga (101, 201, 301, 401, 501) sadrži jedan ili više od: papira, stakla, keramike, anodiziranog metala, obloženog metala i poliimida.

5. Električno zagrevani sistem za pušenje na prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što termoizolacioni materijal (507) sadrži veći broj vazdušnih šupljina.

6. Električno zagrevani sistem za pušenje prema zahtevu 5, naznačen time što su vazdušne šupljine raspoređene u pravilnom obliku.

7. Električno zagrevani sistem za pušenje prema zahtevu 6, naznačen time što su vazdušne šupljine šestougaone i raspoređene u strukturi saća.

8. Električno zagrevani sistem za pušenje prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen time što je termoizolacioni materijal (507) obezbeđen na elektroizolacionoj podlozi (101, 201, 301, 401, 501) uz elektroprovodljive putanje.

9. Električno zagrevani sistem za pušenje prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačen time što je tokom rada, supstrat koji daje aerosol delimično ili potpuno sadržan u kućištu električno zagrevanog sistema za pušenje.

10. Električno zagrevani sistem za pušenje prema zahtevu 9, naznačen time što supstrat koji daje aerosol čini deo posebnog proizvoda i tokom rada korisnik povlači dim direktno iz posebnog proizvoda.