УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2019 года по МПК A24F47/00 

Уровень техники

В процессе использования курительных изделий, в частности, сигарет, сигар и т.п., происходит сжигание табака, сопровождаемое выделением табачного дыма. Предпринимались попытки разработать альтернативные курительные продукты, обеспечивающие выделение требуемых летучих соединений без создания табачного дыма. Примерами таких продуктов являются так называемые «нагреваемые, а не горящие» продукты, также известные как нагреваемые курительные продукты, обеспечивающие выделение требуемых ингредиентов в результате нагрева, а не горения табака. В качестве курительного материала может использоваться, например, табак, либо разнообразные не табачные вещества или композиции, представляющие собой сложную смесь, включающую или не включающую никотин.

Раскрытие изобретения

Первым объектом настоящего изобретения является способ регулирования нагревателя в устройстве, обеспечивающем нагрев курительного материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента указанного курительного материала, причем способ содержит: реализацию контура регулирования, способного регулировать работу нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы: определение текущей температуры в соответствующей зоне; определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; и определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

Вторым объектом настоящего изобретения является устройство, обеспечивающее нагрев курительного материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента указанного курительного материала, причем устройство содержит: нагреватель, имеющий нагревательный элемент; контроллер, предназначенный для реализации контура регулирования, способного регулировать работу нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы: определение текущей температуры в соответствующей зоне; определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; и определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

Третьим объектом настоящего изобретения является компьютерочитаемый носитель, предназначенный для долговременного хранения информации и содержащий набор компьютерочитаемых инструкций, выполняемых системой обработки для осуществления способа регулирования нагревателя в устройстве, обеспечивающем нагрев курительного материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента указанного курительного материала, причем способ содержит: реализацию контура регулирования, способного регулировать нагревательный элемент нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы: определение текущей температуры в соответствующей зоне; определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; и определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описываться ниже исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 – устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения, обеспечивающее нагрев курительного материала, вид в перспективе;

на фиг. 2 – устройство, представленное на фиг. 1, которое содержит расходуемое изделие, вид сбоку в разрезе;

на фиг. 3 – устройство, представленное на фиг. 1, которое не содержит расходуемое изделие, вид сбоку в разрезе;

на фиг. 4 – внутренние компоненты показанного без наружных панелей устройства, представленного на фиг. 1, вид сбоку в перспективе;

на фиг. 5а – внутренний компонент устройства, представленного на фиг. 1, вид сбоку;

на фиг. 5b – внутренний компонент устройства, представленного на фиг. 1, первый вид в перспективе;

на фиг. 5с – внутренний компонент устройства, представленного на фиг. 1, второй вид в перспективе;

на фиг. 5d – внутренний компонент устройства, представленного на фиг. 1, вид с торца;

на фиг. 6 – альтернативный вариант внутреннего компонента устройства, представленного на фиг. 1, вид с торца;

на фиг. 7 – передняя панель устройства для нагрева курительного материала, вид сверху;

на фиг. 8 – то же, вид сбоку;

на фиг. 9 – то же, вид в перспективе;

на фиг. 10 – представленная на фиг. 7 передняя панель устройства, содержащего расходуемое изделие, вид сверху;

на фиг. 11 – нагреватель, обеспечивающий нагрев курительного материала, вид в перспективе;

на фиг. 12 – график изменения во времени заданной и, соответственно, измеренной температуры в нагревателе, представленном на фиг. 11;

на фиг. 13 – альтернативный нагреватель, обеспечивающий нагрев курительного материала, вид в перспективе;

на фиг. 14 – график изменения во времени заданной и, соответственно, измеренной температуры в нагревателе, представленном на фиг. 13.

Осуществление изобретения

Используемый в описании изобретения термин «курительный материал» относится к материалу, включающему компоненты, которые при нагреве испаряются с образованием аэрозоля. «Курительный материал» включает любой табакосодержащий материал и может, например, включать один или несколько видов табака, производные табака, в частности, взорванный табак, восстановленный табак, экстракт табака, гомогенизированный табак, либо заменители табака. «Курительный материал» также может включать нетабачные материалы, которые, в зависимости от состава, могут содержать или не содержать никотин. «Курительный материал» может быть, например, твердым, жидким, гелеобразным, воскообразным и т.п. К тому же, «курительный материал» может представлять собой, например, композицию или смесь материалов.

Известно устройство, которое обеспечивает нагрев курительного материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента без горения или сжигания курительного материала для образования аэрозоля, который пользователь может вдыхать. Указанное устройство иногда именуется «устройством нагрева без горения», «табаконагревательным изделием», «табаконагревательным устройством» и т.п. Наряду с этим существуют так называемые электронные сигареты, обеспечивающие испарение жидкого курительного материала, который может содержать или не содержать никотин. Указанные устройства приспособлены для вмещения курительного материала в виде стержня, картриджа или кассеты, либо им подобных элементов. Нагреватель, обеспечивающий нагрев курительного материала для его испарения, может являться «неотъемлемой» частью устройства, либо может представлять собой часть курительного изделия или расходного материала, который выбрасывают после использования и заменяют другим. «Курительное изделие» в контексте настоящего изобретения представляет собой устройство или изделие, либо другой элемент, включающий или содержащий курительный материал, который при использовании нагревается для испарения курительного материала и, если требуется, других компонентов.

На фиг. 1 – 4 показан вариант устройства 1, обеспечивающего нагрев курительного материала с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента указанного курительного материала, как правило, образующего аэрозоль, который может вдыхать пользователь. Устройство 1 представляет собой нагревательное устройство 1, обеспечивающее выделение соединений посредством нагрева, а не сжигания курительного материала.

Устройство 1 имеет первый конец 3, который в описании изобретения иногда упоминается как мундштучный или ближний конец 3, и второй конец 5, который в описании изобретения иногда упоминается как дальний конец 5. Устройство 1 имеет кнопку 7 включения/выключения, которую пользователь использует при необходимости включения либо выключения устройства 1.

Устройство 1 имеет корпус 9, вмещающий соответствующие внутренние компоненты устройства 1 и обеспечивающий их защиту. Согласно представленному варианту осуществления изобретения, корпус 9 имеет кожух 11, который охватывает устройство 1 по периметру, верхнюю панель 17, которая закрывает устройство 1, фактически определяя «верх» устройства 1, и нижнюю панель 19, которая фактически определяет «дно» устройства 1. Согласно другому варианту осуществления изобретения, корпус 9 имеет переднюю панель, заднюю панель, две противолежащие боковые панели, а также верхнюю панель 17 и нижнюю панель 19.

Верхняя панель 17 и/или нижняя панель 19 могут быть закреплены на кожухе 11 корпуса съемно с целью доступа пользователя во внутреннее пространство устройства, при необходимости, либо указанные панели могут быть закреплены на кожухе 11 корпуса «намертво» для предотвращения доступа пользователя во внутреннее пространство устройства 1. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, панели 17 и 19 изготовлены из пластического материала, например, из стеклонаполненного нейлона, методом инжекционного формования, а кожух 11 изготовлен из алюминия, хотя могут использоваться иные материалы и применяться другие технологические процессы.

Верхняя панель 17 устройства 1 имеет отверстие 20, выполненное на мундштучном конце 3 устройства 1, через которое пользователь может вставить в устройство 1 подлежащее использованию расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал, и извлечь из указанного устройства использованное расходуемое изделие 21.

Внутри корпуса 9 расположены и закреплены нагреватель 23, схема 25 управления и источник 27 питания. В указанном варианте осуществления изобретения нагреватель 23, схема 25 управления и источник 27 питания являются смежными в боковом направлении (то есть при рассмотрении с одного из концов устройства являются смежными), причем схема 25 управления располагается, как правило, между нагревателем 23 и источником 27 питания, хотя возможны другие местоположения.

Схема 25 управления может включать контроллер, такой как микропроцессорное устройство, конфигурированное для регулирования нагрева курительного материала в расходуемом изделии 21, как будет описываться ниже.

Источником 27 питания может быть, например, батарея, которая может быть перезаряжаемой батареей или неперезаряжаемой батареей. Примеры подходящих батарей включают, например, литий-ионный аккумулятор, никелевую батарею (например, никель-кадмиевую батарею), щелочную батарею и/или т.п. Батарея 27 электрически соединена с нагревателем 23 и под контролем схемы 25 управления подает, когда требуется, электрическую энергию для нагрева курительного материала в расходуемом изделии с целью испарения, компонентов курительного материала посредством нагрева, а не горения, как описывалось выше.

Когда источник 27 питания и нагреватель 23 являются смежными в боковом направлении, обеспечивается преимущество, позволяющее использовать источник 27 питания большего размера без чрезмерного удлинения устройства 1 в целом. Разумеется, источник 27 питания большего размера, как правило, обладает более высокой емкостью (то есть, имеет больший запас электрической энергии, которая обычно измеряется в ампер-часах или в других единицах) и, таким образом, срок службы батареи в устройстве 1 может быть увеличен.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, нагреватель 23 изготовлен в виде полой цилиндрической трубки, формирующей полую нагревательную камеру 29, в которую при использовании устройства вставляют для нагрева расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал. Допускаются разнообразные конструкции нагревателя 23. В качестве примера, нагреватель 23 может содержать один нагревательный элемент, либо может содержать несколько нагревательных элементов, выровненных вдоль продольной оси нагревателя 23. Каждый нагревательный элемент может быть кольцеобразным или цилиндрическим, либо, по меньшей мере, частично кольцеобразным или частично цилиндрическим. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, каждый нагревательный элемент может быть тонкопленочным. Согласно другому варианту осуществления изобретения, каждый нагревательный элемент может быть изготовлен из керамического материала. Примерами подходящих керамических материалов являются керамические материалы на основе оксида алюминия и нитрида алюминия, а также ламинированные или спеченные керамические материалы на основе нитрида кремния. Допускаются другие виды нагрева, в том числе, индукционный нагрев, нагрев посредством инфракрасных нагревательных элементов, испускающих инфракрасное излучение, и нагрев посредством резистивных нагревательных элементов, образующих катушку.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, нагреватель 23 содержит полиимидный нагревательный элемент, поддерживаемый опорной трубкой из нержавеющей стали. Размеры нагревателя 23 позволяют обеспечить нагрев, по существу, всего курительного материала вставленного в устройство 1 расходуемого изделия 31.

Конструкция нагревательных элементов позволяет обеспечивать независимый нагрев соответствующих зон курительного материала, например, последовательно (постепенно), либо совместно (одновременно).

Согласно представленному варианту осуществления изобретения, теплоизолятор 31 охватывает по длине, по меньшей мере, часть нагревателя 23. Теплоизолятор 31 уменьшает теплопередачу от нагревателя 23 к наружной поверхности устройства 1. Благодаря уменьшению тепловых потерь, для нагрева расходуемого изделия требуется меньшая мощность нагревателя 23. Кроме того, при работе нагревателя 23 изолятор 31 поддерживает наружную поверхность устройства 1 холодной. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, изолятор 31 может представлять собой двустенный кожух, между стенками которого создана область низкого давления. Таким образом, изолятор 31 может представлять собой, например, «вакуумную» трубку, то есть трубку, которая, по меньшей мере, частично вакуумирована, чтобы минимизировать теплопередачу за счет проводимости и/или конвекции. Возможны другие конструкции изолятора 31, в том числе с использованием теплоизоляционных материалов, включая, например, подходящий материал из пенопласта, в дополнение к двустенному кожуху или вместо него.

Внутри корпуса 9 могут быть предусмотрены различные вспомогательные опорные элементы 37 для поддержания всех внутренних компонентов, включая нагреватель 23.

Устройство 1 дополнительно содержит кольцевую втулку 33, которая выступает из отверстия 20 и вдается внутрь корпуса 9, а именно, в трубчатую камеру 35, которая расположена между втулкой 33 и концом «вакуумного» кожуха 31.

С одной стороны камера 35 соединена с втулкой 33, которая ее поддерживает, а с другой стороны камера 35 соединена с «вакуумным» кожухом 31 и, таким образом, поддерживает «вакуумный» кожух 31. На фиг. 3 показано, что втулка 33, камера 35, «вакуумный» кожух 31 и нагреватель 23 расположены коаксиально, а на фиг. 2 показано, что вводимое в устройство 1 расходуемое изделие 21 поступает в нагревательную камеру 29, пройдя через втулку 33 и камеру 35.

Как уже отмечалось, согласно указанному варианту осуществления изобретения, нагреватель 23 конфигурирован в виде полой цилиндрической трубки, при этом камера 35 и втулка 33 обеспечивают флюидную связь указанной полой трубки с отверстием 20 на мундштучном конце 3 устройства 1.

Как показано на фиг. 5а – 5d, согласно указанному варианту осуществления изобретения, камера 35 имеет трубчатый корпус 35а с первым открытым концом 35b и вторым открытым концом 35с. Трубчатый корпус 35а имеет первую секцию 35d, которая продолжается от первого открытого конца 35b приблизительно до половины расстояния между первым и вторым открытыми концами трубчатого корпуса 35а, а также имеет вторую секцию 35е, которая продолжается от приблизительно половины расстояния между первым и вторым открытыми концами трубчатого корпуса 35а до второго открытого конца 35с. Первая секция 35d имеет, по существу, постоянный внутренний диаметр, при этом внутренний диаметр второй секции 35e постепенно уменьшается по направлению ко второму открытому концу 35c.

Кроме того, согласно указанному варианту осуществления изобретения, камера 35 имеет охлаждающую конструкцию 35f с несколькими охлаждающими ребрами 35f, которые располагаются по окружности наружной поверхности корпуса 35а камеры и распределены вдоль корпуса 35а с определенным интервалом.

Кроме того, имеется фланцевый участок 35g, окружающий второй открытый конец 35с трубчатого корпуса 35а камеры 35, при этом по окружности второго открытого конца 35c расположено несколько выступов или скобок 35h. Каждая скобка 35h является L-образной и имеет первый участок 35h1, который соединен с фланцевым участком 35g, и второй участок 35h2, который практически перпендикулярен первому участку 35h1 и продолжается, по существу, параллельно продольной оси трубчатого корпуса 35а. Второй участок 35h2 имеет ступенчатую поверхность 35i, обращенную к оси, которая продолжается вдоль продольной оси трубчатого корпуса 35a, причем ступенчатая поверхность 35i является слабоискривленной.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, камера 35 расположена в корпусе 9 между втулкой 33, «вакуумным» кожухом 31 и нагревателем 23, как показано на фиг. 3. Конкретнее говоря: (i) второй конец 35с фланца 35g примыкает вплотную к концевому участку полиимидной трубки нагревателя 23, при этом ступенчатые поверхности 35i скобок 35h упруго сцепляются с полиимидной трубкой, а наружные поверхности скобок сопрягаются с внутренней поверхностью «вакуумного» кожуха 31; (ii) первый открытый конец 35b трубчатого корпуса 35а камеры 35 соединяется с втулкой 33 посредством выступов 60 втулки 33, которые входят в камеру 35. Выступы 60 продолжаются в направлении от первого конца 62 втулки 33 ко второму концу 63 втулки и ориентированы под углом относительно продольной оси втулки 33, которая совпадает с продольной осью камеры 35. Выступы сопрягаются с внутренней поверхностью камеры 35, образуя плотное соединение.

Как показано на фиг. 2, внутренний диаметр первой секции 35d полой камеры 35 больше наружного диаметра расходуемого изделия 21. Следовательно, когда расходуемое изделие 21 вставлено в устройство, создается воздушный зазор 36 между трубчатой камерой 35 и расходуемым изделием 21, по меньшей мере, в одной области трубчатой камеры 35. Воздушный зазор 36 в указанной области окружает расходуемое изделие 21 по периферии.

По окружности внутренней поверхности второго открытого конца 35с камеры 35 распределено несколько небольших лепестков или выступов 35j, согласно описываемому варианту осуществления изобретения, имеется 3 лепестка, как показано на фиг. 5с и фиг. 5d. На втором открытом конце 35с камеры 35 каждый из лепестков 35j продолжается на небольшое расстояние параллельно продольной оси камеры 35 и небольшое расстояние в радиальном направлении камеры 35. Лепестки 35j совместно формируют захватную секцию, которая позиционирует расходуемое изделие 21 в требуемом положении, удерживая внутри камеры 35 определенный участок расходуемого изделия 21, вставленного в устройство 1. Лепестки 35j между собой слегка сжимают или сдавливают контактирующий с ними участок или участки расходуемого изделия 21. Лепестки 35j обладают упругостью, поскольку изготовлены из упругого материала (либо упругость может быть обеспечена другим способом) и способны слегка деформироваться (например, сжиматься) для лучшего обжатия вставленного в устройство 1 расходуемого изделия 21, и восстанавливают свою первоначальную форму после извлечения расходуемого изделия 21 из устройства 1. Лепестки 35j могут быть неотъемлемой частью камеры, либо могут быть самостоятельными компонентами, закрепленными в полости камеры 35. Лепестки формируют участок камеры с внутренним диаметром, составляющим, например, 5,377 мм.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 6, упругая захватная секция 35k полой камеры 35 формирует, по существу, овальный канал 35l, который продолжается вдоль продольной оси полой камеры 35 и вмещает определенный участок вставляемого в устройство 1 расходуемого изделия 21, слегка сжимая или сдавливая его, в результате чего, поперечное сечение указанного участка расходуемого изделия 21 преобразуется из круглого в овальное. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, захватная секция 35k продолжается по направлению к первому открытому концу 35b. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, ширину овального канала можно увеличить или уменьшить для увеличения или уменьшения усилия вставки/удержания. Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, на некоторой части поверхности овального канала 351 выполнены небольшие риски, препятствующие смещению расходуемого изделия 21. Указанные риски минимизируют влияние разнообразных компонентов (табак, мундштучная бумага, бумажная гильза) проходящего через захватную секцию 35k расходуемого изделия на ввод/удаление расходуемого изделия.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, удержание расходуемого изделия 21 в полой камере 35 обеспечивают как лепестки 35j, так и овальный канал захватной секции 35k. Для примера, в захватной секции 35k овальный канал и лепестки 35j могут быть разнесены в продольном направлении камеры 35, при этом они индивидуально удерживают расходуемое изделие 21 в требуемом положении, либо лепестки 35j могут быть распределены по окружности внутренней поверхности овального канала захватной секции 35k.

Камера 35 может быть выполнена, например, из пластического материала, в частности, из полиэфирэфиркетона (ПЭЭК).

Как показано на фиг. 2 – 4, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, нагревательная камера 29 имеет область 38, внутренний диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к дальнему концу 5. Указанная область 38 обеспечивает концевой упор для расходуемого изделия 21, прошедшего через отверстие на мундштучном конце 3. Указанная область 38 с уменьшающимся диаметром может быть образована посредством полой трубки, тип которой подробно описан авторами настоящего изобретения в находящейся на рассмотрении заявке на патент США № 62/185,227, поданной 26 июня 2015 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Дополнительно на дальнем конце 5 устройства 1 может быть смонтирована дверца 39, закрывающая отверстие на задней панели и открывающая его для доступа к нагревательной камере 29 с целью очистки. Подходящие для устройства дверцы описываются авторами настоящего изобретения в находящейся на рассмотрении заявке на патент США № 62/185,227.

На фиг. 7 – 10, в частности, показан вариант верхней панели 17 устройства 1. Верхняя панель 17, в общем, определяет передний конец 3 корпуса 9 устройства. Верхняя панель 17 поддерживает втулку 33, определяющая отверстие 20, через которое пользователь может вставить в устройство 1 подлежащее использованию расходуемое изделие 21, содержащее курительный материал, и извлечь из указанного устройства использованное расходуемое изделие 21.

Втулка 33 выступает из отверстия 20 и вдается внутрь корпуса 9. Для примера, втулка 33 может быть неотъемлемой частью верхней панели 17 корпуса, то есть втулка 33 и верхняя панель 17 изготовлены как единое целое. Как альтернатива, втулка 33 может быть изготовлена отдельно от верхней панели 17 и смонтирована на верхней панели 17, например, с использованием фиксатора, клея или винтов. Могут быть использованы другие приспособления, которые подходят для закрепления втулки 33 на верхней панели 17.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, втулка 33 содержит несколько выступов 60, которые расположены по окружности внутренней поверхности отверстия 20 и продолжаются от нее внутрь отверстия 20. Выступы 60 занимают часть внутреннего пространства отверстия 20, при этом в области отверстия 20 с выступами свободное пространство меньше, чем свободное пространство в области отверстия 20 без выступов. Выступы 60 приспособлены сцепляться с вставленным в устройство 1 расходуемым изделием 21, обеспечивая его закрепление в устройстве 1.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, выступы 60 равномерно распределены по периферии отверстия 20. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, имеется четыре выступа 60, согласно другим вариантам осуществления изобретения, может быть больше или меньше четырех выступов 60.

На фиг. 10 показан вид сверху верхней панели 17 устройства со вставленным в отверстие 20 расходуемым изделием 21. Выступы 60 направлены внутрь отверстия 20 и сцепляются с расходуемым изделием 21. Промежутки 61 между парой смежных выступов 60 формируют вентиляционные каналы 61, окружающие наружную поверхность вставленного в устройство расходуемого изделия 21. Указанные вентиляционные каналы 61, как будет описываться более подробно ниже, позволяют горячим парам, испускаемым расходуемым изделием 21, выходить из устройства 1, а также позволяют охлаждающему воздуху поступать в устройство 1 вокруг расходуемого изделия 21. На фиг. 10, в качестве примера, показаны четыре вентиляционных канала 61, которые в устройстве 1 обеспечивают вентиляцию вокруг наружной поверхности расходуемого изделия, однако количество указанных вентиляционных каналов 61 в устройстве 1 может быть больше или меньше.

Как отмечалось выше и показано на фиг. 8, выступы 60 радиально направлены внутрь отверстия 20 и продолжаются от верхней панели 17 внутрь корпуса 9. Указанные выступы 60 наклонены друг к другу, в результате чего, расстояние между продолжающимися в корпус выступами 60 уменьшается. Как показано на фиг. 3, соединение втулки 33 с камерой 35 обеспечивается посредством выступов 60, которые продолжаются внутрь корпуса через первый открытый конец 35b камеры 35 и контактируют с внутренней стенкой камеры 35.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, расходуемое изделие 21 конфигурировано в виде цилиндрического стержня, который имеет или содержит курительный материал 21а на заднем участке расходуемого изделия 21, располагаемом внутри нагревателя 23, когда расходуемое изделие 21 вставлено в устройство 1. Передний конец расходуемого изделия 21 выступает из устройства наружу и представляет собой мундштучный узел 21b, включающий один или несколько фильтров для фильтрации аэрозоля и/или охлаждающий элемент 21с для охлаждения аэрозоля. Фильтр/охлаждающий элемент 21c отделен от курительного материала 21a участком 21d и отделен от наконечника мундштучного узла 21b участком 21e. По периферийной поверхности расходуемого изделия 21 расположено наружное покрытие (не показано). Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, наружное покрытие расходуемого изделия 21 является проницаемым и позволяет некоторым из испаренных при нагреве компонентам курительного материала выходить из расходуемого изделия 21.

В процессе работы нагреватель 23 обеспечивает нагрев расходуемого изделия 21 с целью испарения, по меньшей мере, одного компонента курительного материала 21а.

Компоненты, испаренные из расходуемого изделия 21 в результате нагрева курительного материала 21а, перемещаются аксиально, проходя через участок 21d, фильтр/охлаждающий элемент 21с, а также через участок 21е, после чего поступают в рот пользователя через открытый конец мундштучного узла 21b. Однако некоторые из испаренных компонентов через проницаемое наружное покрытие расходуемого изделия 21 могут проникать в пространство 36, окружающее расходуемое изделие 21 в камере 35.

Следует отметить, что указанные испаренные из расходуемого изделия 21 компоненты, проникшие в камеру 35, являются неотфильтрованными и неохлажденными, поскольку не прошли через фильтр/охлаждающий элемент 21c, поэтому нежелательны для пользователя.

Предпочтительно, воздух, окружающий расходуемое изделие 21 в камере 35, охлаждается благодаря охлаждающим ребрам внутренней стенки камеры 35, благодаря чему, по меньшей мере, некоторые из испаренных компонентов, проникших через проницаемое наружное покрытие расходуемого изделия 21 в камеру 35, охлаждаются и конденсируются на стенке камеры 35, следовательно, предотвращается их поступление в рот пользователя.

Охлаждению испаренных компонентов способствуют наружный холодный воздух, поступающий через вентиляционные каналы 61, обеспечивающие вход и выход для текучей среды, в область 36, окружающую расходуемый материал 21 в камере 35 устройства 1. Точнее говоря, смежные выступы 60 каждой пары из множества выступов 60 формируют вентиляционные каналы 61, обеспечивающие вентиляцию области, окружающей введенное в устройство расходуемое изделие 21.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, между второй парой смежных выступов формируется второй вентиляционный канал 61, обеспечивающий выпуск, по меньшей мере, одного из горячих компонентов, испаренных из расходуемого изделия 21. Таким образом, первый и второй вентиляционные каналы 61 обеспечивают вентиляцию вокруг наружной поверхности введенного в устройство расходуемого изделия 21.

Кроме того, горячие испаренные из расходуемого изделия 21 компоненты, которые проникают через наружное покрытие и не конденсируются на внутренней стенке камеры 35, могут безопасно выходить из устройства 1 через вентиляционные каналы 61, благодаря чему, пользователь их не вдыхает.

Камера 35 и вентиляция помогают снизить температуру и содержание водяного пара в компонентах, испаренных при нагреве курительного материала.

Примеры схемы регулирования нагревателя (контура регулирования) на основе «крутизны» температурной кривой далее будут описываться подробно. Контур регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой может быть реализован контроллером, включенным в схему 25 управления для регулирования работы нагревателя 23, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны нагревательной камеры 29.

Как упоминалось выше, нагреватель 23 может содержать несколько нагревательных элементов. Для регулирования каждого из нагревательных элементов нагревателя 23 может быть предусмотрен индивидуальный контроллер.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, нагреватель 23 содержит нагревательный элемент 23a, обеспечивающий нагрев зоны 29a нагрева нагревательной камеры 29 (см. фиг. 11). Таким образом, согласно указанному варианту осуществления изобретения, нагревательный элемент 23a в процессе работы осуществляет нагрев курительного материала, расположенного в зоне 29a нагрева. Предусмотрен соответствующий температурный датчик 111a, связанный с нагревательным элементом 23a. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер на основе результатов измерения температуры, полученных от датчика 111a, регулирует режим работы нагревательного элемента 23a.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, нагревательный элемент 23a в рабочем состоянии предназначен повышать температуру в зоне 29a нагрева. Рабочим состоянием нагревательного элемента 23a называется состояние, при котором указанный нагревательный элемент 23a включен. Само собой разумеется, нерабочим состоянием нагревательного элемента 23a называется состояние, при котором указанный нагревательный элемент 23a выключен. Промежуток времени, в течение которого нагревательный элемент 23a включен, в дальнейшем будет называться продолжительностью работы нагревательного элемента.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер регулирует работу нагревательного элемента 23a посредством переключателя (не показан), обеспечивающего включение и выключение указанного нагревательного элемента 23a.

В качестве температурного датчика 111a в контуре регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой может применяться любой подходящий температурный датчик. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, температурный датчик 111a представляет собой резистивный температурный датчик или термопару. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, температурный датчик 111a представляет собой датчик, способный определяет температуру, по меньшей мере, до 300°C.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер приспособлен для взаимодействия с температурным датчиком 111a и принимает от температурного датчика 111a данные измерения температуры внутри нагревательного элемента 23a. Исходя из данных измерения температуры температурным датчиком 111a в первые заданные интервалы времени, контроллер определяет текущую температуру в зоне 29a нагрева. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, первые заданные интервалы времени являются регулярными интервалами времени. В конкретном варианте осуществления изобретения контроллер получает от температурного датчика 111a данные измерения температуры, например, каждые 10 мс. Возможны любые регулярные интервалы времени, отличные от 10 мс. Согласно другим вариантам осуществления изобретения, первые заданные интервалы времени являются нерегулярными интервалами времени. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер принимает ряд данных измерения температуры каждые 10 мс, то есть контроллер не принимает данные измерения температуры, по существу, в течение 10 мс после последнего измерения температуры.

Следует отметить, что согласно указанному варианту осуществления изобретения, первые заданные промежутки времени, то есть промежутки времени, в течение которых контроллер отслеживает температуру, измеренную температурным датчиком 111a, считаются регулярными промежутками времени продолжительностью 10 мс.

Первые заданные промежутки времени определяют частоту, с которой контроллер получает данные измерения температуры температурным датчиком 111a. То есть частоту определения температуры в зоне 29а нагрева.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер вычисляет скорость изменения температуры во времени, иначе говоря, «крутизну» температурной кривой, на основе множества данных измерения температуры, полученных от температурного датчика 111a в первые заданные промежутки времени. «Крутизна» температурной кривой вычисляется с использованием данных измерения температуры, полученных при включенном нагревательном элементе 23a. Указанная рассчитанная «крутизна» температурной кривой соответствует скорости изменения температуры в зоне 29а нагрева при включенном нагревателе 23а. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер вычисляет «крутизну» температурной кривой на основе двух измерений температуры. К примеру, если продолжительность работы нагревательного элемента составляет 300 мс, контроллер вычисляет «крутизну» температурной кривой, используя данные измерения температуры, полученные в начале указанного периода работы устройства, и данные измерения температуры, полученные по окончании указанного периода работы устройства. Согласно другим вариантам осуществления изобретения, контроллер рассчитывает «крутизну» температурной кривой в течение любого подходящего промежутка времени в процессе работы нагревательного элемента. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер определяет текущую скорость изменения температуры в зоне 29a, используя данные измерения температуры, полученные температурным датчиком 111a во время работы последнего нагревательного элемента.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер вычисляет «крутизну» температурной кривой по следующей формуле:

Расчетная «крутизна» температурной кривой (1)

где T₂ – температура, измеренная в момент времени t₂, а T₁ – температура, измеренная в момент времени t₁ (t₂ – более позднее время, чем t₁). В приведенной выше формуле промежуток времени (t₂ – t₁) выражает продолжительность работы нагревательного элемента, а вычисленная «крутизна» температурной кривой является показателем скорости изменения температуры, которую способен обеспечить включенный нагревательный элемент 23a.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер устанавливает определенную температуру, которая представляет собой заданную температуру, желательную для зоны 23а нагрева во время работы устройства 1. Указанная заданная температура может устанавливаться в зависимости от того, насколько должен быть нагрет курительный материал 21а в зоне 29а нагрева. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, заданная температура может находиться в диапазоне от 160 до 240°C. Во время использования устройства 1 контроллер может изменять заданную температуру.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, в начале использования устройства 1 контроллер устанавливает заданную температуру в диапазоне от 160 до 240°С и включает нагреватель 23а. С момента включения нагревательного элемента 23a контроллер многократно определяет текущую температуру зоны 29a и текущую «крутизну» температурной кривой в зоне 29a, как описано выше.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, если текущая температура меньше заданной температуры, контроллер, используя текущую «крутизну» температурной кривой и текущую температуру в зоне 29a, вычисляет требуемую продолжительность работы нагревательного элемента до достижения заданной температуры, иначе говоря, вычисляет оставшееся время работы нагревательного элемента 23a, то есть время, в течение которого нагревательный элемент 23a должен быть включен. Точнее говоря, оставшееся время представляет собой время, в течение которого нагревательный элемент 23a должен работать, чтобы обеспечить изменение температуры от текущей до заданной температуры. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, текущая температура представляет собой последний результат измерения температуры, поступивший на контроллер от температурного датчика 111a.

Оставшееся время работы нагревательного элемента можно рассчитать, задавая «крутизну» температурной кривой, которая должна быть достигнута во время работы нагревательного элемента 23a, исходя из «крутизны» температурной кривой, рассчитанной, как описано выше, с использованием данных измерения температуры, полученных контроллером от температурного датчика 111a во время работы нагревательного элемента 23а.

Оставшееся время работы нагревательного элемента обозначено t_on = t_target - t_c, где t_c – текущее время, а t_target – время, в течение которого ожидается достижение установленной температуры/заданной температуры. Оставшееся время работы нагревательного элемента, в течение которого, предположительно, будет достигнута заданная температура, рассчитывается по формулам:

(2)

(3)

В приведенных выше формулах T_c – температура, измеренная в момент времени t_c, а T_target – установленная температура/заданная температура, которая должна быть достигнута в момент времени t_off после момента времени t_c. Индекс «c» указывает, что T_c относится к текущей температуре в зоне 29a, а t_c относится к текущему времени.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер реализует контур регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой, многократно выполняя этапы определения текущей температуры T_c в зоне 29a нагрева, определения текущей «крутизны» температурной кривой в зоне 29a, и если текущая температура T_c ниже заданной температуры T_target, определяет оставшееся время t_on работы нагревательного элемента 23a, как описано выше. Указанные этапы в дальнейшем будут называться этапами регулирования.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер повторяет вышеописанные этапы через вторые заданные промежутки времени. Согласно указанному конкретному варианту осуществления изобретения, контроллер выполняет указанные этапы каждые 300 мс. Вторые заданные промежутки времени определяют продолжительность регулирования, выполняемого контуром регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой. Само собой разумеется, что в большинстве вариантов осуществления изобретения вторые заданные промежутки времени будут больше первых заданных промежутков времени, через которые контроллер получает данные измерения температуры от температурного датчика 111a.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер приспособлен регулировать включенный нагревательный элемент 23a в течение расчетного оставшегося времени работы t_on. Если расчетное оставшееся рабочее время t_on больше периода регулирования, нагревательный элемент 23a остается включенным в течение всего периода регулирования, а по окончании периода регулирования контроллер вновь повторяет этапы регулирования. Однако, если оставшееся рабочее время t_on истекает в течение периода регулирования, контроллер выключает нагревательный элемент 23a. Например, если период регулирования составляет 300 мс, а расчетное оставшееся рабочее время t_on составляет 200 мс, контроллер по истечении 200 мс рабочего времени нагревательного элемента 23a выключает нагревательный элемент 23a до окончания периода регулирования, составляющего 300 мс. Следовательно, в пределах указанного периода регулирования, составляющего 300 мс, нагревательный элемент часть указанного периода включен, а часть указанного периода выключен. Точнее говоря, в течение периода регулирования, продолжающегося 300 мс, нагревательный элемент включен в течение части периода регулирования и выключен в течение оставшейся части периода регулирования. В конце указанного периода регулирования и в начале следующего периода регулирования контроллер определяет текущую температуру T_c, если текущая температура T_c меньше заданной температуры T_target, контроллер вновь включает нагревательный элемент 23a и рассчитывает оставшееся время на основе текущей «крутизны» температурной кривой, текущей температуры T_c и заданной температуры T_target. После включения нагревателя контроллер регулирует работу нагревательного элемента 23a, выполняя последовательно описанные выше этапы регулирования.

Фактически, в результате реализации контура регулирования на основе «крутизны» температурной кривой достигается эффект, состоящий в замедлении изменения температуры по мере приближения к заданной температуре в зоне 29а. Когда оставшееся рабочее время t_on становится меньше продолжительности периода регулирования, изменение температуры в зоне 29a со временем замедляется, то есть «крутизна» температурной кривой уменьшается в связи с тем, что нагревательный элемент 23a отключается на время, составляющее часть периода регулирования. Таким образом, заданная температура T_target достигается без значительного превышения температуры T_c над заданной температурой T_target.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, после достижения в зоне 29a заданной температуры T_target контроллер реализует режим поддержания температуры, то есть регулирует работу нагревательного элемента 23a с целью поддержания заданной температуры T_target в зоне 29a. Контроллер выключает нагревательный элемент 23a, когда текущая температура T_c равна или выше заданной температуры T_target. В режиме поддержания температуры контроллер включает нагревательный элемент 23a, если текущая температура T_c, ниже заданной температуры T_target, по меньшей мере, на первое пороговое значение температуры, и удовлетворяется одно или несколько из перечисленных ниже условий:

(i) Текущая температура T_c ниже, чем предыдущая измеренная температура;

(ii) Время, превышающее первое пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент 23a был выключен, и текущая температура T_c, ниже заданной температуры T_target, по меньшей мере, на второе пороговое значение температуры;

(iii) Время, превышающее второе пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент 23a был выключен.

Согласно указанному варианту осуществления изобретения, первое пороговое значение температуры может составлять 1°C, следовательно, контроллер включает нагревательный элемент 23a, если текущая температура T_c более чем на 1°C ниже заданной температуры T_target и ниже, чем предыдущая измеренная температура. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, первое пороговое значение времени может составлять 300 мс, а второе пороговое значение температуры может составлять 10°C, следовательно, если с момента выключения нагревательного элемента 23a прошло более 300 мс, а текущая температура, по меньшей мере, на 10°C ниже заданной температуры T_target, контроллер будет включать нагревательный элемент 23a. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, второй порог времени может составлять 500 мс, следовательно, если с момента выключения нагревательного элемента 23a прошло более 500 мс и удовлетворяется необходимое условие, состоящее в том, что текущая температура, по меньшей мере, на 1°C ниже заданной температуры T_target, контроллер будет включать нагревательный элемент 23a. Таким образом, в режиме поддержания температуры контроллер может поддерживать текущую температуру, по существу, при заданной температуре. То есть контроллер обеспечивает поддержание порога температуры после его достижения. Понятно, что каждый раз, когда нагревательный элемент 23a включается, контроллер последовательно выполняет этапы регулирования и реализует контур регулирования на основе «крутизны» температурной кривой.

Во время работы устройства 1 контроллер может изменять заданную температуру T_target, как упоминалось ранее. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер изменяет заданную температуру T_target в соответствии с требуемым температурным профилем, причем температурный профиль представляет собой зависимость температуры от времени (временной температурный профиль). Согласно другому варианту осуществления изобретения, контроллер изменяет заданную температуру T_target на основе других факторов, например, с учетом времени, прошедшего с момента включения устройства 1 для нагрева курительного материала, количества курительного материала и т.п.

Если контроллер повышает заданную температуру T_target, а текущая температура T_c ниже заданной температуры T_target, контроллер включает нагревательный элемент 23a и посредством описанной выше схемы регулирования на основе «крутизны» температурной кривой обеспечивает достижение заданной температуры T_target. Если контроллер снижает заданную температуру T_target, нагревательный элемент 23a выключается до тех пор, пока температура T_c не опустится ниже вновь заданного значения температуры T_target, после чего контроллер включает нагревательный элемент 23a при удовлетворении описанного выше перечня условий включения нагревателя во время режима поддержания температуры.

Конкретный пример регулирования работы нагревателя на основе ««крутизны» температурной кривой будет описываться ниже со ссылкой на фиг. 12. На фиг. 12 показан график зависимости заданной температуры T_target от времени работы нагревательного элемента 23a, а также показан график зависимости текущей температуры T_c, определяемой контроллером при помощи температурного датчика 111a, от времени работы нагревательного элемента 23a. Контроллер получает данные измерения температуры от температурного датчика каждые 10 мс. На начальном этапе работы устройства 1 нагреватель включается для нагрева зоны 29а нагрева, вмещающей курительный материал 21а. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, заданная температура T_target составляет 240°C. По данным, полученным контроллером от температурного датчика 111a, температура в момент времени 0 составляет 72°C. Чтобы обеспечить достижение заданной температуры T_target, контроллер реализует способ регулирования работы нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой. Участок 121 на графике измерения температуры T_c характеризует изменение температуры до достижения заданного значения во время реализации способа регулирования работы нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой. Когда измеренная температура T_c приближается к заданной температуре T_target, изменение измеренной температуры T_c в зависимости от времени нагрева зоны 23а в общем уменьшается в связи с тем, что по мере приближения к заданной температуре T_target оставшееся время t_on становится меньше периода регулирования, который в указанном варианте осуществления изобретения составляет 300 мс. На графике изменения температуры T_c, представленном фиг. 12, участок 121 характеризует изменение температуры по мере приближения к заданной температуре T_target, составляющей 240°C. Точнее говоря, на графике участок, характеризующий изменение во времени измеренной температуры T_c, становится более пологим, что свидетельствует о приближении T_c к заданной температуре T_target. Участок 122 графика изменения текущей температуры T_c иллюстрирует реализацию контроллером режима поддержания температуры при достижении заданной температуры T_target, составляющей 240°C. По истечении 145 сек после начала работы устройства 1 контроллер снижает заданную температуру T_target до 220°C. Затем контроллер выключает нагревательный элемент 23a и текущая температура T_c со временем снижается, как показывает участок 123, до тех пор, пока измеренная текущая температура T_c не достигнет вновь заданной температуры T_target, составляющей 220°C. После достижения вновь заданной температуры T_target, составляющей 220°C, контроллер реализует режим поддержания температуры, как показывает участок 124. Как упоминалось ранее, контроллер приспособлен регулировать индивидуально каждый из нескольких нагревательных элементов 23a и 23b, что дает возможность регулировать температуру в любой из зон нагрева 29a и 29b. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, как показано на фиг. 13, нагреватель 23 содержит два нагревательных элемента 23a и 23b, а камера 29 нагрева содержит две зоны 29a и 29b нагрева, при этом нагревательные элементы 23a и 23b функционируют для нагрева курительного материала, расположенного в соответствующих зонах нагрева 29a и 23b. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 13, контроллер приспособлен для регулирования работы нагревательных элементов 23a и 23b на основе результатов измерений температуры, полученных от соответствующих датчиков 111a и 111b.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, контроллер регулирует работу нагревательных элементов 23a и 23b, реализуя отдельный контур/схему регулирования каждого из нагревательных элементов 23a и 23b. Согласно варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 13, контроллер реализует вышеописанный отдельный контур регулирования на основе «крутизны» температурной кривой для каждого нагревательного элемента 23a и 23b, используя измерения температуры температурными датчиками 111a и 111a соответствующих нагревательных элементов. Для каждого из нагревательных элементов 23a и 23b может быть предусмотрен отдельный переключатель (не показан), причем каждый переключатель предназначен переключать соответствующий нагревательный элемент из выключенного состояния во включенное состояние и наоборот. Контроллер может регулировать работу каждого из нагревательных элементов 23a и 23b, включая и выключая указанные нагревательные элементы 23a и 23b посредством соответствующего переключателя. Выходной сигнал контура регулирования каждого из нагревательных элементов может управлять переключателем, регулирующим работу соответствующего нагревательного элемента 23a и 23b. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, контроллер посредством выходного сигнала каждого из контуров регулирования включает или выключает соответствующий нагревательный элемент 23a и 23b.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, переключатели, при помощи которых контроллер регулирует работу нагревательных элементов 23a и 23b, представляют собой транзисторы или любые другие электронные приборы, подходящие для использования в качестве переключателя. Может быть предусмотрен главный переключатель, который включает или выключает отдельные переключатели, связанные с соответствующими нагревательными элементами.

Фиг. 14 иллюстрирует регулирование контроллером работы обоих нагревательных элементов 23a и 23b. Для каждого из нагревательных элементов 23a и 23b могут быть индивидуально установлены соответствующие заданные температуры Ta_target и Tb_target. Температурные датчики 111a и 111b, связанные с соответствующим нагревательным элементом 23a и 23b, передают на контроллер данные измерения текущей температуры Ta_c и Tb_c. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, изменение во времени устанавливаемой заданной температуры Ta_target и текущей температуры Ta_c нагревательного элемента 23a, связанного с зоной 29a, соответствует описанному ранее со ссылкой на фиг. 12. Заданная температура Tb_target в зоне 23b имеет начальную величину (обозначенную на графике нулем), которая сохраняется с течением времени, при этом текущая температура Tb_c постепенно повышается, о чем свидетельствует участок 141 представленного графика. Причиной тому может служить повышение температуры соседнего нагревательного элемента 23a (и зоны 29a) под действием контроллера, регулирующего работу нагревательного элемента 23a для достижения заданной температуры Ta_target. Изменение текущей температуры Tb_c в зоне 29b происходит подобно тому, как показано на фиг. 12, при заданной температуре Tb_target, отличной от начального значения (обозначенного на графике нулем).

В устройстве предусмотрен, по меньшей мере, один из датчиков температуры 111a, 111b, связанный с одним из нагревательных элементов 23a, 23b нагревателя 23, что дает возможность контроллеру индивидуально регулировать работу каждого из нагревательных элементов 23a, 23b, в частности, текущую температуру Ta_c, Tb_c соответствующих зон 29a, 29b, на основании результатов измерения температуры, полученных, по меньшей мере, от одного из температурных датчиков 111a, 111b, связанных с соответствующими элементами 23a, 23b, благодаря чему, существенно улучшается регулирование температуры внутри камеры 29 в целом для нагрева всего курительного материала 21а. Кроме того, контроллер обеспечивает нагрев курительного материала 21а в регулируемой последовательности по всей длине камеры 29. Например, нагревательный элемент 23a приводится в действие и обеспечивает нагрев соответствующей зоны несколько раньше, чем нагревательный элемент 23b. Согласно указанному варианту осуществления изобретения, контроллер может последовательно приводить в действие элементы 23a и 23b, устанавливая разномоментно заданную температуру для каждой зоны.

Поскольку для каждого из нагревательных элементов 23a и 23b предусмотрен отдельный датчик 111a и 111b, исключается выход из-под контроля, по меньшей мере, одного из нагревательных элементов. Например, если температурный датчик 111a выходит из строя и не способен осуществить замер температуры в нагревательном элементе 23a, контроллер начинает взаимодействовать с нагревательным элементом 23a в попытке достичь заданной для него температуры Ta_target. Следовательно, нагревательный элемент 23a может иметь температуру, намного выше предполагаемой, например, температура нагревательного элемента 23а может превысить 240°С. В данной ситуации температурный датчик 111b может обнаружить в нагревательном элементе 23b более высокую, сравнительно с предполагаемой, температуру, которая повысилась под влиянием тепла вышедшей из-под контроля зоны 23а. В одном из вариантов осуществления изобретения, контроллер сравнивает данные измерения температуры элемента 23b, полученные от температурного датчика, с предполагаемыми температурами, согласно текущей мощности, подаваемой на элемент 23b, чтобы определить вероятность выхода из-под контроля соседнего нагревательного элемента. На основании указанного сравнения контроллер способен обнаружить и другие неисправности или нежелательные явления в нагревательной камере 29.

Схема/контур регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой обладает преимуществом, поскольку во время или между периодами использования устройства 1 для нагрева курительного материала не требуется корректировка параметров регулирования. Таким образом, контур регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой является более простым и легче реализуемым контуром регулирования, чем, например, пропорционально-интегральный дифференциальный (PID) контур регулирования. В связи с вышесказанным, контур регулирования нагревателя на основе «крутизны» температурной кривой, являясь достаточно простым, легко реализуемым и управляемым, способен эффективно обеспечить регулирование температуры нагревателя.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, схема 25 управления содержит запоминающее устройство и, по меньшей мере, один процессор, конфигурированный для выполнения этапов способа регулирования согласно изобретению. Для осуществления способа согласно изобретению разработана одна или несколько компьютерных программ, выполняемых, по меньшей мере, одним, процессором или контроллером.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, этапы способа, устройство и компьютерная программа согласно изобретению могут быть реализованы, по меньшей мере, одним отдельным или встроенным в устройство аппаратным блоком.

Компьютерная программа (программы) может храниться, по меньшей мере, на одном компьютерочитаемом носителе, таком как, например, схема памяти, карта памяти, магнитный или оптический диск. Некоторые функциональные объекты могут быть реализованы в качестве программных модулей, связанных с другими функциональными объектами. Функциональные объекты также могут храниться в отдельных запоминающих устройствах и выполняться отдельными процессорами, которые обмениваются данными, например, через шину передачи сообщений. Примером такой шины передачи сообщений является шина взаимодействия периферийных компонентов (PCI).

Представленные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты лишь для облегчения понимания и осмысления заявленных признаков изобретения. Указанные иллюстративные варианты изобретения описываются как типичные примеры его осуществления и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Следует понимать, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, структуры и/или другие аспекты, описанные в данном документе, не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения, определяемый формулой изобретения, или ограничивающие эквиваленты пунктов формулы изобретения, и что могут быть разработаны другие варианты осуществления изобретения, а также могут быть выполнены модификации, не выходящие за рамки существа и объема заявленного изобретения. Разнообразные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или по существу состоять из технически возможных комбинаций раскрытых элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, средств и т.д., отличных от тех, которые конкретно описаны в настоящем документе. Кроме того, настоящее изобретение может включать другие изобретения, не заявленные в настоящее время, но которые могут быть заявлены в будущем.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим нагрев курительного материала. Способ регулирования нагревателя в устройстве, обеспечивающем нагрев курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента указанного курительного материала, включает в себя реализацию контура регулирования, способного регулировать работу нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет этапы определения текущей температуры в соответствующей зоне; определения текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; определения оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне. Техническим результатом изобретения является усовершенствование устройств, обеспечивающих нагрев курительного материала. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ регулирования нагревателя в устройстве, обеспечивающем нагрев курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента указанного курительного материала, включающий в себя:

реализацию контура регулирования, способного регулировать работу нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы:

определение текущей температуры в соответствующей зоне;

определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне;

определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий:

инициирование выключения нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если оставшееся на данный момент рабочее время нагревательного элемента истекает.

3. Способ по п. 2, дополнительно включающий:

инициирование выключения нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если рассчитанное в текущем периоде регулирования оставшееся рабочее время нагревательного элемента истекает в течение текущего периода регулирования.

4. Способ по п. 2 или 3, дополнительно включающий:

определение текущей температуры в соответствующей зоне в течение периода регулирования, следующего за периодом регулирования, в котором был выключен нагревательный элемент;

включение нагревательного элемента вновь, если текущая температура в зоне меньше заданной температуры;

определение оставшегося на данный момент рабочего времени нагревательного элемента для нагрева указанной зоны до заданной температуры на основе текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

5. Способ по любому из пп. 1-4, дополнительно включающий:

инициирование выключения нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если установлено, что текущая температура равна или превышает заданную температуру;

последующую реализацию режима поддержания температуры.

6. Способ по п. 5, дополнительно включающий:

включение нагревательного элемента вновь, если в режиме поддержания температуры текущая температура ниже заданной температуры по меньшей мере на первое пороговое значение температуры и удовлетворяется одно или несколько из перечисленных ниже условий:

текущая температура ниже, чем предыдущая измеренная температура;

время, превышающее первое пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент был выключен, и текущая температура ниже заданной температуры по меньшей мере на второе пороговое значение температуры;

время, превышающее второе пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент был выключен, причем

второе пороговое значение температуры больше первого порогового значения температуры;

второе пороговое значение времени больше первого порогового значения времени.

7. Способ по любому из пп. 1-6, дополнительно включающий изменение заданной температуры во время использования устройства.

8. Способ по любому из пп. 1-7, который дополнительно включает определение текущей температуры в соответствующей зоне в первые заданные промежутки времени.

9. Способ по п. 8, в котором периоды регулирования представляют собой вторые заданные промежутки времени, причем вторые заданные промежутки времени больше, чем первые заданные промежутки времени.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором

нагреватель содержит несколько нагревательных элементов, причем способ дополнительно включает

обеспечение по меньшей мере одним температурным датчиком, связанным с каждым из нескольких нагревательных элементов;

независимую реализацию способа по любому из предшествующих пунктов для каждого из нескольких нагревательных элементов.

11. Устройство, обеспечивающее нагрев курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента указанного курительного материала, причем устройство содержит:

нагреватель, имеющий нагревательный элемент;

контроллер, приспособленный для реализации контура регулирования нагревателя, способного регулировать работу нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы:

определение текущей температуры в соответствующей зоне;

определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; а также

определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

12. Устройство по п. 11, в котором контроллер дополнительно приспособлен:

инициировать выключение нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если оставшееся на данный момент рабочее время нагревательного элемента истекает.

13. Устройство по п. 11 или. 12, в котором контроллер дополнительно приспособлен:

инициировать выключение нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если рассчитанное в текущем периоде регулирования оставшееся рабочее время нагревательного элемента истекает в течение текущего периода регулирования.

14. Устройство по п. 12 или 13, в котором контроллер дополнительно приспособлен:

определять текущую температуру в соответствующей зоне в течение периода регулирования, следующего за периодом регулирования, в котором был выключен нагревательный элемент;

включать нагревательный элемент вновь, если текущая температура в зоне меньше заданной температуры;

определять оставшееся на данный момент рабочее время нагревательного элемента для нагрева указанной зоны до заданной температуры на основе текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.

15. Устройство по любому из пп. 11–14, в котором контроллер приспособлен:

инициировать выключение нагревательного элемента нагревателя, обеспечивающего нагрев соответствующей зоны, если установлено, что текущая температура равна или превышает заданную температуру;

затем реализовывать режим поддержания температуры.

16. Устройство по п. 15, в котором контроллер дополнительно приспособлен:

включать нагревательный элемент вновь, если в режиме поддержания температуры текущая температура ниже заданной температуры по меньшей мере на первое пороговое значение температуры и удовлетворяется одно или несколько из перечисленных ниже условий:

текущая температура ниже, чем предыдущая измеренная температура;

время, превышающее первое пороговое значение, истекло с момента выключения нагревательного элемента и текущая температура, по меньшей мере, являющаяся вторым пороговым значением температуры, ниже заданной температуры;

время, превышающее первое пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент был выключен, и текущая температура ниже заданной температуры, по меньшей мере, на второе пороговое значение температуры;

время, превышающее второе пороговое значение, истекло, поскольку нагревательный элемент был выключен, причем

второе пороговое значение температуры больше первого порогового значения температуры;

второе пороговое значение времени больше первого порогового значения времени.

17. Устройство по любому из пп. 11–16, в котором контроллер дополнительно приспособлен для изменения заданной температуры во время использования устройства, обеспечивающего нагрев курительного материала.

18. Устройство по любому из пп. 11–17, в котором контроллер дополнительно приспособлен для определения текущей температуры в соответствующей зоне в первые заданные промежутки времени.

19. Устройство по п. 18, в котором периоды управления представляют собой вторые заданные промежутки времени, причем вторые заданные промежутки времени больше, чем первые заданные промежутки времени.

20. Устройство по любому из пп. 11–19, причем устройство дополнительно содержит:

корпус, вмещающий нагреватель; а также

мундштук.

21. Компьютерочитаемый носитель, предназначенный для долговременного хранения информации и содержащий набор компьютерочитаемых инструкций, выполняемых системой обработки для осуществления способа регулирования нагревателя в устройстве, обеспечивающем нагрев курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента указанного курительного материала, причем способ включает:

реализацию контура регулирования, способного регулировать нагревательный элемент нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры, причем контур регулирования в течение одного или нескольких последовательных периодов регулирования выполняет нижеперечисленные этапы:

определение текущей температуры в соответствующей зоне;

определение текущей скорости изменения температуры в соответствующей зоне; а также

определение оставшегося на данный момент времени работы нагревательного элемента нагревателя для нагрева соответствующей зоны устройства до заданной температуры исходя из текущей скорости изменения температуры, заданной температуры и текущей температуры в указанной зоне.