ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ СУБСТРАТА, СОДЕРЖАЩЕГО СУСЦЕПТОР Российский патент 2019 года по МПК A24F47/00 

Настоящее изобретение относится к индукционному нагревательному устройству для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащего сусцептор, и, более конкретно, оно относится к индукционному нагревательному устройству для нагрева образующего аэрозоль изделия.

Известные к настоящему времени обычные курительные изделия, например сигареты, доставляют вкус и аромат пользователю в результате процесса горения. Масса горючего материала, в первую очередь табака, сгорает, а смежная часть материала подвергается пиролизу под действием подаваемого тепла, втягиваемого через этот материал, причем типовые температуры горения составляют свыше 800°С во время осуществления затяжки. Во время нагрева происходит неэффективное окисление горючего материала и образуются разнообразные продукты дистилляции и пиролиза. Когда эти продукты втягиваются через тело курительного изделия в направлении рта пользователя, они охлаждаются и конденсируются с образованием аэрозоля или пара, который доставляет пользователю вкус и аромат, связанные с курением.

Альтернативы более обычным курительным изделиям включают в себя изделия, в которых сам по себе горючий материал не обеспечивает непосредственного поступления ароматизаторов в аэрозоль, вдыхаемый пользователем. В этих изделиях горючий нагревательный элемент, обычно угольный по природе, сжигают для нагрева воздуха, когда последний втягивается над нагревательным элементом через зону, заключающую в себе активируемые теплом элементы, которые высвобождают ароматизированный аэрозоль.

Еще одна альтернатива обычным курительным изделиям представляет собой образующие аэрозоль изделия, содержащие табакосодержащий образующий аэрозоль твердый субстрат, содержащий магнитопроницаемый электропроводный сусцептор, который расположен в тепловой близости к образующему аэрозоль табакосодержащему субстрату. Сусцептор табакосодержащего субстрата подвергают воздействию переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником, например катушкой, так что в сусцепторе индуцируется переменное магнитное поле.

Под действием этого индуцированного переменного магнитного поля генерируется тепло в сусцепторе, и по меньшей мере часть тепла, генерируемого в сусцепторе, передается от сусцептора на образующий аэрозоль субстрат, расположенный в тепловой близости к сусцептору, для образования аэрозоля и эмиссии требуемого аромата.

С этой целью весь табакосодержащий субстрат обычно нагревают в течение всего сеанса потребления. Вследствие того, что табачные ароматические компоненты и, возможно, дополнительные другие ароматические компоненты табакосодержащего субстрата, находящегося в непосредственной пространственной близости к сусцептору, повергаются аэрозолизации в первую очередь (поскольку самая высокая температура табакосодержащего субстрата имеет место в непосредственной близости к сусцептору) и, следовательно, обеднение ими происходит в первую очередь, регулирование мощности, подаваемой на указанную катушку, осуществляют в направлении повышения температуры сусцептора в течение всего сеанса потребления с тем, чтобы обеспечить возможность аэрозолизации также и тех табачных ароматических соединений и, возможно, дополнительных других ароматических соединений, которые не находятся в непосредственной близости к сусцептору.

В качестве альтернативы, разные сегменты табакосодержащего субстрата нагревают последовательно, так что во время каждой затяжки нагревается «свежий» (не обедненный) участок табакосодержащего субстрата. Это достигается, например, с помощью множества самостоятельных отдельных катушек, которые расположены вдоль полости, вмещающей стержень из твердого табакосодержащего субстрата, причем соответствующие отдельные катушки окружают разные участки стержня из твердого табакосодержащего субстрата вдоль длины этого стержня из твердого табакосодержащего субстрата, соответственно. Последовательно подают переменный ток на самостоятельные отдельные катушки для последовательного генерирования переменного магнитного поля в соответствующей части указанной полости, окруженной соответствующей самостоятельной отдельной катушкой, и, следовательно, в сусцепторах разных сегментов стержня из твердого образующего аэрозоль субстрата, в результате чего происходит последовательный нагрев разных сегментов стержня из твердого табакосодержащего субстрата.

Однако, вследствие того, что катушки представляют собой самостоятельные отдельные катушки, характеристики этих отдельных катушек, влияющие на нагрев сусцептора (например, индуктивность), могут в некоторой степени изменяться, так что возможна неоднородность нагрева отдельных сегментов стержня из табакосодержащего субстрата, что, в свою очередь, может привести к неоднородной аэрозолизации табачных ароматических соединений и, возможно, дополнительных ароматических соединений табакосодержащего субстрата и, как следствие, может привести к неоднородным ощущениям от потребления. Кроме того, самостоятельные отдельные катушки должны быть точно расположены и выровнены по оси друг с другом для генерирования однородных переменных магнитных полей в разных сегментах стержня из твердого табакосодержащего субстрата.

Следовательно, существует необходимость в усовершенствованном индукционном нагревательном устройстве для образующих аэрозоль субстратов, содержащих сусцептор, более конкретно - для твердых образующих аэрозоль субстратов, содержащих сусцептор, например твердых образующих аэрозоль субстратов образующего аэрозоль изделия.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложено индукционное нагревательное устройство для нагрева образующего аэрозоль изделия, содержащего сусцептор. Индукционное нагревательное устройство содержит: - корпус устройства, содержащий полость, имеющую внутреннюю поверхность, выполненную с формой, обеспечивающей возможность вмещения по меньшей мере участка образующего аэрозоль изделия, - катушку, расположенную таким образом, что она окружает по меньшей мере часть указанной полости, - электрический источник питания, и - электронную схему питания, соединенную с электрическим источником питания и с катушкой для подачи переменного тока на указанную катушку для генерирования в той части указанной полости, которая окружена указанной катушкой, переменного магнитного поля, пригодного для нагрева сусцептора. Катушка представляет собой одинарную катушку, имеющую длину катушки и множество соединительных отводов, которые расположены в разных местах вдоль длины катушки для разделения одинарной катушки на множество отдельных катушечных сегментов, и эти соединительные отводы соединены с электронной схемой питания. Электронная схема питания выполнена с возможностью отдельной подачи переменного тока на каждый отдельный катушечный сегмент указанного множества катушечных сегментов, для генерирования переменного магнитного поля в той части указанной полости, которая окружена соответствующим отдельным катушечным сегментом, на который подается переменный ток.

Одинарная катушка, имеющая множество соединительных отводов, расположенных в разных местах вдоль длины катушки, обеспечивает преимущество, поскольку такую катушку изготавливают в виде монолитного блока из одинакового материала и, соответственно, характеристики (например, индуктивность) одинарной катушки, влияющие на нагрев сусцептора, практически не изменяются, если одинарная катушка изготовлена надлежащим образом.

Источник питания обычно может содержать любой подходящий источник питания постоянного тока, в том числе, в частности, блок питания, подключаемый к электросети, одну или более одноразовых батарей, перезаряжаемых батарей, или любой другой подходящий источник питания постоянного тока, способный обеспечивать требуемое питающее напряжение постоянного тока и требуемую силу питающего тока. В частности, источник питания может содержать перезаряжаемые батареи.

Хотя обычно электронная схем питания может быть выполнена любым подходящим образом, в типовом варианте она может содержать микроконтроллер для регулирования силы тока, частоты, длительности подачи и т.п. переменного тока, подаваемого на соответствующие отводы соответствующего отдельного катушечного сегмента или сегментов, окружающих соответствующий участок или участки образующего аэрозоль изделия в указанной полости. При массовом производстве электронная схема питания может в типовом варианте быть выполнена (например, изготовлена и запрограммирована) с возможностью подачи одинакового переменного тока определенной силы и частоты на отдельные катушечные сегменты, хотя это не является обязательным. Тем не менее, в любом случае электронная схема питания выполнена таким образом, что для каждого отдельного катушечного сегмента одинарной катушки сила и частота переменного тока, подаваемого на каждый отдельный катушечный сегмент, предопределена и выбрана для генерирования количества тепла, достаточного для инициирования аэрозолизации по меньшей мере некоторых соединений образующего аэрозоль субстрата, который, например, может представлять собой образующее аэрозоль изделие, содержащее твердый табакосодержащий субстрат. В результате обеспечивается однородная аэрозолизация табачных ароматических соединений и, возможно, дополнительных ароматических соединений табакосодержащего субстрата во время сеанса потребления, что, в свою очередь, обеспечивает однородные ощущения от потребления.

Как правило, электронная схема питания способна осуществлять раздельную и последовательную подачу переменного тока на каждый отдельный катушечный сегмент одинарной катушки через соединительные отводы отдельных катушечных сегментов, однако необязательно, чтобы подача переменного тока на отдельные катушечные сегменты производилась друг за другом. Кроме того, даже в случае, если раздельная и последовательная подача переменного тока на отдельные катушечные сегменты одинарной катушки осуществляется друг за другом, последовательность подачи переменного тока не обязательно идентична последовательности расположения отдельных катушечных сегментов вдоль указанной полости. Например, сначала может осуществляться подача переменного тока на тот отдельный катушечный сегмент, который расположен на дальнем конце указанной полости, и затем может осуществляться подача переменного тока на тот отдельный катушечный сегмент, который расположен на ближнем конце указанной полости. Посоле этого переменный ток может быть подан на отдельный катушечный сегмент, следующий за тем отдельным катушечным сегментом, который расположен на дальнем конце, после чего переменный ток может быть подан на отдельный катушечный сегмент, следующий за тем отдельным катушечным сегментом, который расположен на ближнем конце, и т.д. Тем не менее, любая другая последовательность подачи переменного тока на отдельные катушечные сегменты одинарной катушки рассматривается как находящаяся в рамках объема настоящего изобретения.

Кроме того, полностью в рамках объема настоящего изобретения находится одновременная подача переменного тока на две или более отдельных катушечных сегментов одинарной катушки. По истечении предопределенного периода времени возможна подача переменного тока на любой другой отдельный катушечный сегмент, отличный от катушечных сегментов, на которые ранее подавался переменный ток, либо вновь производится подача переменного тока на два или более катушечных сегментов, отличных от катушечных сегментов, на которые ранее подавался переменный ток. Как и в предыдущем примере, любая последовательность подачи тока на два или более отдельных катушечных сегментов рассматривается как полностью находящаяся в рамках объема настоящего изобретения.

Например, подача переменного тока лишь на один отдельный катушечный сегмент указанного множества катушечных сегментов одинарной катушки может быть обеспечена следующим образом. Электронная схема питания подает переменный ток через два соединительных отвода на дальнем и ближнем концах соответствующего отдельного катушечного сегмента, подлежащего подаче на него переменного тока, в то время как соединительные отводы других отдельных катушечных сегментов, расположенных раньше по ходу потока и дальше по ходу потока относительно отдельного катушечного сегмента, на который подается переменный ток, являются электрически короткозамкнутыми с соответствующими дальним и ближним соединительными отводами отдельного катушечного сегмента, через который подается переменный ток. Соответственно, обеспечивается невозможность протекания тока через другие отдельные катушечные сегменты, расположенные раньше по ходу потока и дальше по ходу потока относительно того катушечного сегмента, на который подается переменный ток. Это применимо аналогичным образом в случае, если переменный ток должен одновременно подаваться на два или более отдельных катушечных сегментов одинарной катушки.

Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Указанные летучие соединения высвобождаются в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. В предпочтительном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат является твердым.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Никотиносодержащий образующий аэрозоль субстрат может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак, и предпочтительно, табакосодержащий материал содержит летучие соединения с ароматом табака, которые высвобождаются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть получен путем агломерирования частиц табака. Гомогенизированный табачный материал, при его наличии, может иметь содержание образователя аэрозоля не менее 5% в расчете на сухой вес и предпочтительно - от более чем 5% до 30% в расчете на сухой вес.

Образующий аэрозоль субстрат может, в качестве альтернативы, содержать материал, не содержащий табака. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере один образователь аэрозоля. Указанный образователь аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре образующего аэрозоль устройства. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными образователями аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере один образователь аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления образователь аэрозоля представляет собой глицерин.

Термин «сусцептор» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. Когда сусцептор помещен в переменное электромагнитное поле, в нем обычно наводятся вихревые токи и происходят потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. Поскольку сусцептор расположен в тепловом контакте с образующим аэрозоль субстратом или в непосредственной тепловой близости к нему, этот образующий аэрозоль субстрат нагревается посредством соответствующего сусцептора таким образом, что образуется аэрозоль. Предпочтительно, сусцептор расположен в непосредственном физическом контакте с соответствующими источниками.

Сусцептор может быть образован из любого материала, который может быть подвергнут индукционному нагреву до температуры, достаточной для аэрозолизации образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительные сусцепторы содержат металл или углерод. Предпочтительный сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, ферромагнитных частиц и феррита. Подходящий сусцептор может представлять собой алюминий или содержать его. Сусцептор предпочтительно содержит более чем 5%, предпочтительно более чем 20%, предпочтительно более чем 50% или 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию.

Подходящие сусцепторы могут содержать неметаллическую сердцевину с металлическим слоем, расположенным на неметаллической сердцевине, например с металлическими дорожками, образованными на поверхности керамической сердцевины. Сусцептор может иметь защитный внешний слой, например защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, охватывающий сусцептор. Сусцептор может содержать защитное покрытие, образованное из стекла, керамики или инертного металла поверх сердцевины из сусцепторного материала.

Сусцептор может содержать металлический удлиненный материал. Сусцептор может также содержать частицы, например металлические или ферритные частицы. Если сусцептор присутствует в форме множества частиц, эти частицы предпочтительно однородно распределены в образующем аэрозоль субстрате. Предпочтительно, сусцепторные частицы имеют размеры в диапазоне от 5 микрометров до 100 микрометров, предпочтительно в диапазоне от 10 микрометров до 80 микрометров, например от 20 микрометров до 50 микрометров.

Сусцептор может быть сплошным, полым или пористым. Предпочтительно, сусцептор является сплошным. Сусцептор может иметь непрерывный профиль, представляющий собой нить, стержень, лист или полосу.

Если профиль сусцептора имеет постоянное поперечное сечение, например круглое поперечное сечение, его предпочтительная ширина или диаметр составляют от 1 миллиметра до 5 миллиметров. Если профиль сусцептора имеет форму листа или полосы, этот лист или полоса предпочтительно имеет прямоугольную форму с шириной предпочтительно от 2 миллиметров до 8 миллиметров, более предпочтительно, от 3 миллиметров до 5 миллиметров, например, 4 миллиметра, и толщиной предпочтительно от 0,03 миллиметра до 0,15 миллиметра, более предпочтительно от 0,05 миллиметра до 0,09 миллиметра, например 0,07 миллиметра.

Например, в случае стержнеобразного твердого табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата сусцептор может иметь форму частиц, распределенных внутри образующего аэрозоль субстрата, или он может иметь форму полосок, расположенных в определенных местах и проходящих поперечно, в частности перпендикулярно, направлению длины стержня, или он может иметь форму нитей, проходящих через стержень в направлении длины стержня.

Индукционное нагревательное устройство согласно настоящему изобретению может содержать, а может и не содержать мундштук. Например, в случае, если индукционное нагревательное устройство не содержит мундштук, образующий аэрозоль субстрат может быть выполнен в виде стержнеобразного твердого табакосодержащего субстрата, который оснащен фильтром. Указанный стержнеобразный твердый табакосодержащий субстрат (включая сусцептор) может быть вставлен в полость устройства таким образом, чтобы фильтр выступал наружу из указанной полости, так что во время сеанса потребления обеспечивается возможность осуществления потребителем затяжек на расположенном со стороны фильтра конце субстрата. В качестве альтернативы, устройство может содержать мундштук, и в этом случае образующий аэрозоль субстрат может быть полностью охвачен индукционным нагревательным устройством, так что во время сеанса потребления обеспечивается возможность осуществления потребителем затяжек на мундштуке. Любые из указанных вариантов осуществления (с мундштуком или без него) рассматриваются как находящиеся в рамках объема настоящего изобретения.

В соответствии с одним аспектом индукционного нагревательного устройства согласно настоящему изобретению, электронная схема питания выполнена с возможностью последовательной подачи переменного тока на отдельные катушечные сегменты в той же самой последовательности, в которой эти отдельные катушечные сегменты расположены вдоль указанной полости.

Например, переменный ток может сначала быть подан на отдельный катушечный сегмент, расположенный на дальнем конце указанной полости, затем ― на тот отдельный катушечный сегмент, который следует за отдельным катушечным сегментом, расположенным на дальнем конце, и т.д., до тех пор, пока переменный ток не будет подан на тот отдельный катушечный сегмент, который расположен на ближнем конце указанной полости. В качестве альтернативы, переменный ток может сначала быть подан на отдельный катушечный сегмент, расположенный на ближнем конце указанной полости, затем ― на тот отдельный катушечный сегмент, который следует за отдельным катушечным сегментом, расположенным на ближнем конце, и т.д., до тех пор, пока переменный ток не будет подан на тот отдельный катушечный сегмент, который расположен на дальнем конце указанной полости.

Последовательная подача переменного тока на отдельные катушечные сегменты в той же самой последовательности, в которой эти отдельные катушечные сегменты расположены вдоль указанной полости, обеспечивает преимущество, состоящее в том, что для сегмента образующего аэрозоль изделия, расположенного смежно с тем индивидуальным катушечным сегментом, на который переменный ток подается в данный момент, также обеспечивается возможность предварительного нагрева до более низкой температуры, чем температура образования аэрозоля, посредством этого отдельного катушечного сегмента (вследствие расположения вплотную к сегменту образующего аэрозоль субстрата, окруженному тем отдельным катушечным сегментом, на который переменный ток подается в данный момент), так что когда этот следующий сегмент образующего аэрозоль изделия должен быть нагрет путем подачи переменного тока через отдельный катушечный сегмент, окружающий данный сегмент образующего аэрозоль изделия, обеспечивается возможность его очень быстрого нагрева до требуемой температуры, при которой образуется аэрозоль.

Согласно еще одному аспекту индукционного нагревательного устройства согласно настоящему изобретению, электронная схема питания выполнена с возможностью подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности и с возможностью последующей подачи переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности, причем электронная схем питания дополнительно выполнена с возможностью начала подачи переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности в процессе продолжения подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности, так что имеет место временной интервал перекрытия, в течение которого переменный ток подается как на предыдущий отдельный катушечный сегмент, так и на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности.

Благодаря временному интервалу перекрытия, в течение которого переменный ток подается как на предыдущий отдельный катушечный сегмент, так и на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности, обеспечивается возможность дополнительного улучшения нагрева следующего сегмента образующего аэрозоль изделия за счет вышеописанного эффекта, поскольку, благодаря непрерывному нагреву предыдущего сегмента образующего аэрозоль изделия, обеспечивается возможность содействия более быстрому нагреву следующего сегмента образующего аэрозоль изделия до температуры, при которой образуется аэрозоль.

Лишь в качестве примера, в случае стержнеобразного твердого табакосодержащего субстрата образующего аэрозоль изделия, указанная одинарная катушка может содержать три отдельных катушечных сегмента, расположенных последовательно вдоль указанной полости. В предположении, что весь сеанс потребления продолжается 6 минут, подают переменный ток на первый отдельный катушечный сегмент одинарной катушки в течение двух минут. По истечении этих двух минут подают переменный ток на второй отдельный катушечный сегмент в течение следующих двух минут (т.е. в течение третьей и четвертой минут с момента начала сеанса потребления), и после этого подают переменный ток на третий отдельный катушечный сегмент в течение еще двух минут. Длительность временного интервала перекрытия (в течение которого подают переменный ток на оба смежно расположенных отдельных катушечных сегмента) может составлять 30 секунд.

Еще одним предметом настоящего изобретения является система доставки аэрозоля. Система доставки аэрозоля содержит: - индукционное нагревательное устройство согласно настоящему изобретению, описанное выше, и - образующее аэрозоль изделие, содержащее сусцептор и имеющее размер, обеспечивающий возможность по меньшей мере частичного размещения этого образующего аэрозоль изделия в полости индукционного нагревательного устройства. Во время работы системы образующее аэрозоль изделие по меньшей мере частично размещено в полости индукционного нагревательного устройства таким образом, что отдельные сегменты одинарной катушки индуктивно связаны с сусцептором.

Что касается преимуществ системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, то они обусловлены преимуществами индукционного нагревательного устройства согласно настоящему изобретению.

В соответствии с одним аспектом системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, образующее аэрозоль изделие может представлять собой образующее аэрозоль изделие, содержащее табакосодержащий твердый образующий аэрозоль субстрат.

Как уже было упомянуто выше, в соответствии с одним конкретным аспектом системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, табакосодержащий твердый образующий аэрозоль субстрат имеет форму стержня. Внутренняя поверхность полости индукционного нагревательного устройства выполнена по размерам и форме с возможностью вмещения стержня из табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата. Данный аспект обеспечивает возможность вставления стержнеобразного твердого табакосодержащего субстрата внутрь указанной полости с целью обеспечения готовности системы к использованию.

Как уже было упомянуто выше, в соответствии с еще одним аспектом системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, сусцептор содержит сусцепторные частицы, распределенные в табакосодержащем твердом образующем аэрозоль субстрате. Благодаря сусцепторным частицам, распределенным в твердом табакосодержащем субстрате, обеспечивается возможность однородного нагрева твердого табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата по всей длине этого субстрата в соответствующем сегменте субстрата, окруженном отдельным катушечным сегментом, на который подается переменный ток.

В соответствии с еще одним аспектом системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, сусцептор содержит сусцепторные полоски, которые расположены внутри стержня из твердого табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата через равные промежутки вдоль длины указанного стержня и проходят в направлении, поперечном, предпочтительно перпендикулярном, длине этого стержня. Таким образом обеспечивается возможность целевого нагрева стержня из твердого табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата в местах, где вдоль длины указанного стержня расположены сусцепторные полоски. Если сусцепторные полоски расположены на небольших расстояниях друг от друга, обеспечивается возможность очень однородного нагрева стержня из табакосодержащего субстрата на соответствующих участках стержня из табакосодержащего субстрата, окруженных соответствующими отдельными катушечными сегментами, на которые подается переменный ток.

Еще одним предметом настоящего изобретения является способ работы вышеописанной системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению. Этот способ включает в себя этапы, на которых: - вставляют по меньшей мере участок образующего аэрозоль изделия, содержащего сусцептор, внутрь полости индукционного нагревательного устройства таким образом, чтобы была обеспечена возможность индуктивной связи отдельных сегментов указанной одинарной катушки с сусцептором образующего аэрозоль изделия, - подают переменный ток на отдельные катушечные сегменты указанного множества катушечных сегментов с помощью электронной схемы питания для генерирования переменного магнитного поля с целью индукционного нагрева образующего аэрозоль изделия на том участке, который окружен соответствующим отдельным катушечным сегментом, на который подается переменный ток.

В соответствии с одним аспектом способа согласно настоящему изобретению, подача переменного тока на отдельные катушечные сегменты включает в себя последовательную подачу переменного тока на отдельные катушечные сегменты в той же самой последовательности, в которой эти отдельные катушечные сегменты расположены вдоль указанной полости.

В соответствии с еще одним аспектом способа согласно настоящему изобретению, подают переменный ток на предыдущий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности и затем подают переменный ток на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности. Подачу переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности начинают в процессе продолжения подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности, так что имеет место временной интервал перекрытия, в течение которого подают переменный ток как на предыдущий отдельный катушечный сегмент, так и на следующий отдельный катушечный сегмент указанной последовательности.

В соответствии с еще одним аспектом способа согласно настоящему изобретению, образующее аэрозоль изделие, вставляемое внутрь полости индукционного нагревательного устройства, представляет собой образующее аэрозоль изделие, содержащее твердый табакосодержащий субстрат.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения станут очевидны из последующего описания вариантов осуществления в сочетании с графическими материалами, на которых:

на фиг. 1 показан первый вариант осуществления индукционного нагревательного устройства и системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, без мундштука;

на фиг. 2 показан второй вариант осуществления индукционного нагревательного устройства и системы согласно настоящему изобретению, с мундштуком;

на фиг. 3 показано схематичное изображение полости и одинарной катушки, содержащей отдельные катушечные сегменты, и образующего аэрозоль изделия, содержащего сусцепторные частицы, и

на фиг. 4 показано схематичное изображение полости и одинарной катушки, содержащей отдельные катушечные сегменты, и образующего аэрозоль изделия, содержащего сусцепторные полоски.

На фиг. 1 показан первый вариант осуществления индукционного нагревательного устройства 1 согласно настоящему изобретению, с образующим аэрозоль изделием 2, расположенным в полости 11 корпуса 10 индукционного нагревательного устройства 1, которое вместе с образующим аэрозоль изделием 2 образует систему доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, образующее аэрозоль изделие 2 может содержать твердый табакосодержащий субстрат 20 и фильтрующую часть 21, однако эти компоненты приведены лишь в качестве примера и не являются обязательными. Как можно видеть на фиг. 1, твердый табакосодержащий субстрат 20 содержит сусцепторные частицы 22, которые распределены в табакосодержащем субстрате 20, однако на фиг. 1 изображены лишь в нижней половине табакосодержащего субстрата 20. Как уже упоминалось, образующее аэрозоль изделие 2 может иметь форму стержня с внутренней поверхностью 110 полости 11, выполненной с размерами и формой, обеспечивающими возможность вмещения стержня из табакосодержащего субстрата 20.

На фиг. 1 показана также одинарная спирально намотанная катушка L индуктивности, которая расположена таким образом, что она окружает полость 10 и способна индуцировать переменное магнитное поле внутри полости 10. Катушка L индуктивности содержит множество отдельных катушечных сегментов, из которых показаны три индивидуальных катушечных сегмента L1, L2 и L3. Каждый отдельный катушечный сегмент содержит два соединительных отвода, например катушечный сегмент L1 содержит два соединительных отвода L11 и L12, катушечный сегмент L2 содержит два соединительных отвода L21 и L22, и катушечный сегмент L3 содержит два соединительных отвода L31 и L32. Указанные соединительные отводы L11, L21, L31, L12, L22, L32 расположены в разных местах вдоль длины l катушки L, что показано на фиг. 1 лишь схематично, поскольку соединительные отводы, разумеется, расположены в корпусе 10 устройства, также, как и соединения между электронной схемой питания и соединительными отводами (как будет более подробно описано ниже).

Индукционное нагревательное устройство 1 дополнительно содержит электрический источник 12 питания, который может представлять собой источник питания постоянного тока, такой как батарея (например, перезаряжаемая батарея). На фиг. 1 в качестве примера показан также соединительный разъем 13, содержащий штырь 130 для перезарядки батареи.

Индукционное нагревательное устройство 1 дополнительно содержит электронную схему 14 питания, соединенную с электрическим источником 12 питания (перезаряжаемой батареей) с одной стороны и с катушкой L с другой стороны. Электронная схема 14 питания имеет возможность подачи переменного тока на соединительные отводы отдельных катушечных сегментов L1, L2 и L3. Это схематично показано посредством пунктирных соединительных линий и переключателей S11, S21, S31, S12, S22, S32, которые изображены на фиг. 1 лишь для лучшего понимания. На практике электрические соединения расположены внутри корпуса 10 устройства, и поскольку электронная схема 14 питания обычно может содержать модуль микроконтроллера (подробно не показан), подача переменного напряжения/тока на соответствующие сигнальные выходы модуля микроконтроллера может «переключаться» внутри модуля микроконтроллера и может осуществляться их непосредственная подача на соответствующие сигнальные выходы модуля микроконтроллера, которые могут быть непосредственно соединены с соответствующими соединительными отводами L11, L12, L13, L12, L22, L32 отдельных катушечных сегментов.

На фиг. 2 показан дополнительный вариант осуществления индукционного нагревательного устройства 3 согласно настоящему изобретению. Однако данный дополнительный вариант осуществления индукционного нагревательного устройства согласно настоящему изобретению показан на фиг. 2 очень схематично, поскольку многие компоненты, которые были описаны применительно к варианту осуществления по фиг. 1, могут также быть представлены и в варианте осуществления по фиг. 2, так что их повторное подробное описание не требуется. Существенное отличие варианта осуществления индукционного нагревательного устройства 3 по фиг. 2 от варианта осуществления индукционного нагревательного устройства 1 по фиг. 1 состоит в том, что вариант осуществления по фиг. 2 содержит мундштук 35, в то время как вариант осуществления по фиг. 1 не содержит такого мундштука. Соответственно, индукционное нагревательное устройство 3 содержит корпус 30 устройства, содержащий полость 31, в которой расположен стержень из твердого табакосодержащего субстрата 40 (в данном случае ― без фильтра) образующего аэрозоль изделия 4. Твердый табакосодержащий субстрат 40, как и в предыдущем примере, содержит частицы 42 сусцепторного материала, распределенные внутри твердого табакосодержащего субстрата 40 и, как и в предыдущем примере, показанные лишь в нижней половине табакосодержащего субстрата 42. Катушка L, как и в предыдущем примере, расположена таким образом, что она окружает полость 31, с отдельными сегментами, обозначенными, как и в предыдущем примере, ссылочными обозначениями L1, L2, L3. Как и в предыдущем примере, поверхность 310 полости 31 выполнена по размерам и форме с возможностью вмещения стержня из табакосодержащего субстрата 40 образующего аэрозоль изделия 4.

На фиг. 3 более подробно показана полость 11 в варианте осуществления индукционного нагревательного устройства 1, показанном на фиг. 1, причем показаны лишь стержень из твердого табакосодержащего субстрата 20, расположенный в полости 11 корпуса 10 устройства, и катушка L, окружающая табакосодержащий субстрат 20, заключающий в себе сусцепторные частицы 22. Аналогичным образом, нижеследующее описание фиг. 3 и фиг. 4 справедливо также и для полости 31 в варианте осуществления индукционного нагревательного устройства 3, показанном на фиг. 2. Три катушечных сегмента L1, L2, L3 показаны соответствующими группами стрелок, обозначающими отдельные катушечные сегменты L1, L2, L3.

На фиг. 4 показана также более подробно полость 11 с катушкой L, расположенной таким образом, что она окружает полость 11, в которой расположен табакосодержащий субстрат 20. Однако отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 3, состоит в том, что табакосодержащий субстрат 20 содержит сусцепторные полоски 23, которые расположены через равные промежутки вдоль длины стержня из табакосодержащего субстрата 20. Сусцепторные полоски 23 проходят в направлении, по существу поперечном, в проиллюстрированном варианте осуществления ― перпендикулярном длине стержня из табакосодержащего субстрата 20.

Работа индукционного нагревательного устройства и системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению описана ниже.

Как упоминалось выше, переменный ток подают отдельно на различные сегменты L1, L2, L3 катушки L. В целях простоты предположим, что при подаче переменного тока на отдельные катушечные сегменты L1, L2, L3 сначала подают переменный ток на катушечный сегмент L1, после этого ― на катушечный сегмент L2, и затем ― на катушечный сегмент L3. С этой целью преобразуют постоянный ток (DC), подаваемый от батареи 12, в переменный ток (АС) с помощью электронной схемы 14 питания, которая может содержать предназначенный для этого DC/AC-инвертор. Затем последовательно подают переменный ток на отдельные катушечные сегменты L1 (в первую очередь), L2 (во вторую очередь), L3 (в третью очередь). Тем не менее, любая другая последовательность подачи переменного тока на катушечные сегменты L1, L2, L3 также рассматривается как находящаяся в рамках объема настоящего изобретения. Кроме того, как уже упоминалось выше, обеспечивают возможность перекрытия временных интервалов, в течение которых подают переменный ток на отдельные катушечные сегменты L1, L2, а также L2, L3, так что в течение определенного временного интервала перекрытия обеспечивают возможность одновременной подачи переменного тока на оба катушечных сегмента L1 и L2 до тех пор, пока не будет прервана подача переменного тока на катушечный сегмент L1 (и переменный ток будет подаваться лишь на катушечный сегмент L2). Аналогичным образом, в течение определенного временного интервала перекрытия подают переменный ток на оба сегмента L2 и L3 до тех пор, пока не будет прервана подача переменного тока на катушечный сегмент L2 (и переменный ток будет подаваться лишь на катушечный сегмент L3).

Лишь в качестве примера, если длительность всего сеанса потребления составляет шесть минут, обеспечивают возможность подачи переменного тока на первый отдельный катушечный сегмент L1 катушки L в течение двух минут. По истечении этих двух минут обеспечивают возможность подачи переменного тока на второй отдельный катушечный сегмент L2 катушки L в течение следующих двух минут (т.е. в течение третьей и четвертой минут с момента начала сеанса потребления), и после этого подают переменный ток на третий отдельный катушечный сегмент L3 в течение следующих двух минут (т.е. в течение пятой и шестой минут с момента начала сеанса потребления). Длительность временного интервала перекрытия (в течение которого подают переменный ток на оба смежно расположенных отдельных катушечных сегмента) может составлять тридцать секунд.

На фиг. 1 показано состояние, в котором подают переменный ток лишь на катушечный сегмент L2. Поскольку оба переключателя S11 и S21 замкнуты, соответствующие соединительные отводы L11, L12 и L21 имеют одинаковый потенциал. Следовательно, переменный ток не протекает через катушечный сегмент L1. Аналогичным образом, переключатели S22 и S32 находятся в замкнутом состоянии, так что соответствующие соединительные отводы L32, L31 и L22 имеют одинаковый потенциал. Следовательно, переменный ток не протекает также и через сегмент L3. Переменный ток протекает через соединительный отвод L21, через катушечный сегмент L2 и через соединительный отвод L22.

Вследствие этого, переменное магнитное поле генерируется лишь катушечным сегментом L2 и таким образом происходит нагрев участка 201 (см. фиг. 3) стержня из твердого табакосодержащего субстрата 20 в результате генерирования тепла в сусцепторных частицах 22 вследствие лишь потерь на гистерезис или вследствие сочетания потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи, в зависимости от типа материала, из которого изготовлены сусцепторные частицы 22. В результате этого нагрева генерируется аэрозоль, высвобождается аромат, и обеспечивается возможность вдыхания аромата потребителем путем осуществления затяжек на фильтре 21 (или на мундштуке 35, соответственно).

Понятно, что при нагреве участка 200 (см. фиг. 3) стержня из твердого табакосодержащего субстрата 20, переключатель S11 замкнут, в то время как оба переключателя S21 и S31 разомкнуты, и все три переключателя S12, S22 и S32 замкнуты, так что переменный ток протекает лишь через катушечный сегмент L1 и не протекает через катушечные сегменты L2 и L3. Аналогичным образом, при нагреве участка 202 (см. фиг. 3) стержня из табакосодержащего субстрата 20, переключатели S11, S21 и S31, S32 замкнуты, в то время как переключатели S12 и S22 разомкнуты, так что переменный ток протекает лишь через катушечный сегмент L3 и не протекает через катушечные сегменты L1 и L2.

Аналогичные соображения справедливы для варианта осуществления стержня из табакосодержащего субстрата 20, содержащего сусцепторные полоски 23 (фиг. 4) и для варианта осуществления индукционного нагревательного устройства, показанного на фиг. 2, в котором образующее аэрозоль изделие 4, содержащее стержень из табакосодержащего субстрата 40, расположено внутри полости 31 (вариант осуществления с мундштуком).

Различные варианты осуществления индукционного нагревательного устройства, системы доставки аэрозоля и способа работы были описаны выше применительно к вариантам осуществления, показанным на чертежах. Тем не менее, данные варианты осуществления были описаны лишь на примерах, и возможны различные изменения и модификации без выхода за рамки основной идеи, лежащей в основе настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, и объем защиты определяется приложенной формулой изобретения.

Индукционное нагревательное устройство (1) для нагрева образующего аэрозоль субстрата (2), содержащего сусцептор (22); причем устройство содержит: корпус (10) устройства, содержащий полость (11), имеющую внутреннюю поверхность (110), выполненную по форме с возможностью вмещения по меньшей мере участка образующего аэрозоль изделия (2), катушку (L), расположенную таким образом, что она окружает по меньшей мере часть полости (11), электрический источник (12) питания и электронную схему (14) питания, соединенную с электрическим источником (12) питания и катушкой (L) и предназначенную для подачи переменного тока на катушку (L), причем указанная катушка представляет собой одинарную катушку (L), имеющую множество соединительных отводов (L11, L21, L31, L12, L22, L32), расположенных в разных местах вдоль длины катушки для разделения одинарной катушки (L) на множество отдельных катушечных сегментов (L1, L2, L3), и электронная схема (14) питания выполнена с возможностью отдельной подачи переменного тока на каждый отдельный катушечный сегмент (L1; L2; L3). 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Индукционное нагревательное устройство (1; 3) для нагрева образующего аэрозоль изделия (2; 4), содержащего сусцептор (22, 23; 42); причем индукционное нагревательное устройство (1; 3) содержит: корпус (10; 30) устройства, содержащий полость (11; 31), имеющую внутреннюю поверхность (110; 310), выполненную по форме с возможностью вмещения по меньшей мере участка образующего аэрозоль изделия (2; 4), катушку (L), расположенную таким образом, что она окружает по меньшей мере часть полости (11; 31), электрический источник (12) питания и электронную схему (14) питания, соединенную с электрическим источником (12) питания и катушкой (L) и предназначенную для подачи переменного тока на катушку (L) с целью генерирования в части полости (11; 31), которая окружена катушкой (L), переменного магнитного поля, пригодного для нагрева сусцептора (22, 23; 42), причем указанная катушка представляет собой одинарную катушку (L), имеющую длину (l) катушки и множество соединительных отводов (L11, L21, L31, L12, L22, L32), которые расположены в разных местах вдоль длины (l) катушки для разделения одинарной катушки (L) на множество отдельных катушечных сегментов (L1, L2, L3), и эти соединительные отводы (L11, L21, L31, L12, L22, L32) соединены с электронной схемой (14) питания, которая выполнена с возможностью отдельной подачи переменного тока на каждый отдельный катушечный сегмент (L1; L2; L3) указанного множества катушечных сегментов (L1, L2, L3) для генерирования переменного магнитного поля в той части полости (11; 31), которая окружена соответствующим отдельным катушечным сегментом (L1; L2; L3), на который подается переменный ток.

2. Индукционное нагревательное устройство по п. 1, в котором электронная схема (14) питания выполнена с возможностью последовательной подачи переменного тока на отдельные катушечные сегменты (L1, L2, L3) в той же самой последовательности, в которой эти отдельные катушечные сегменты (L1, L2, L3) расположены вдоль полости (11; 31).

3. Индукционное нагревательное устройство по п. 2, в котором электронная схема (14) питания выполнена с возможностью подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2) указанной последовательности и последующей подачи переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности, причем электронная схема (14) питания дополнительно выполнена с возможностью начала подачи переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности в процессе продолжения подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2) указанной последовательности, так что имеет место временной интервал перекрытия, в течение которого переменный ток подается как на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2) указанной последовательности, так и на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности.

4. Система доставки аэрозоля, содержащая: индукционное нагревательное устройство (1; 3) согласно любому из предыдущих пунктов, и образующее аэрозоль изделие (2; 4), содержащее сусцептор (22, 23; 42) и имеющее размер, обеспечивающий возможность вмещения по меньшей мере участка (20; 40) образующего аэрозоль изделия (2; 4) в полости (11; 31) индукционного нагревательного устройства (1; 3), причем во время работы системы по меньшей мере участок (20; 40) образующего аэрозоль изделия (2; 4) размещен в полости (11; 31) индукционного нагревательного устройства (1; 3) таким образом, что отдельные сегменты (L1, L2, L3) одинарной катушки (L) индуктивно связаны с сусцептором (22, 23; 42).

5. Система доставки аэрозоля по п. 4, в которой образующее аэрозоль изделие содержит табакосодержащий твердый образующий аэрозоль субстрат (20; 40).

6. Система доставки аэрозоля по п. 5, в которой табакосодержащий твердый образующий аэрозоль субстрат (20; 40) имеет форму стержня, причем внутренняя поверхность (110; 310) полости (11; 31) индукционного нагревательного устройства (1; 3) выполнена c размерами и формой, обеспечивающими возможность вмещения стержня из табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата (2; 4).

7. Система доставки аэрозоля по любому из пп. 5, 6, в которой сусцептор содержит сусцепторные частицы (22), распределенные в табакосодержащем твердом образующем аэрозоль субстрате (20).

8. Система доставки аэрозоля по п. 6 или 7, в которой сусцептор содержит сусцепторные полоски (23), которые расположены внутри стержня из твердого табакосодержащего образующего аэрозоль субстрата (20) через равные промежутки вдоль длины указанного стержня и проходят в направлении, поперечном, предпочтительно перпендикулярном длине указанного стержня.

9. Способ работы системы доставки аэрозоля по любому из пп. 4-8, включающий в себя этапы, на которых: вставляют по меньшей мере участок образующего аэрозоль изделия (2; 4), содержащего сусцептор (22, 23; 42), внутрь полости (11; 31) индукционного нагревательного устройства (1; 3) таким образом, чтобы обеспечить возможность индуктивной связи отдельных сегментов (L1, L2, L3) одинарной катушки (L) с сусцептором (22, 23; 42) образующего аэрозоль изделия (2; 4), подают переменный ток на отдельные катушечные сегменты (L1; L2; L3) множества катушечных сегментов (L1, L2, L3) с помощью электронной схемы (14) питания для генерирования переменного магнитного поля с целью индукционного нагрева образующего аэрозоль изделия (2; 4) на участке, который окружен соответствующим отдельным катушечным сегментом (L1; L2; L3), на который подают переменный ток.

10. Способ по п. 9, согласно которому подача переменного тока на отдельные катушечные сегменты включает в себя последовательную подачу переменного тока на отдельные катушечные сегменты (L1, L2, L3) в той же самой последовательности, в которой эти отдельные катушечные сегменты (L1, L2, L3) расположены вдоль полости (11; 31).

11. Способ по п. 10, согласно которому подают переменный ток на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2) указанной последовательности и затем подают переменный ток на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности, причем подачу переменного тока на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности начинают в процессе продолжения подачи переменного тока на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2) указанной последовательности, так что имеет место временной интервал перекрытия, в течение которого подают переменный ток как на предыдущий отдельный катушечный сегмент (L1; L2), так и на следующий отдельный катушечный сегмент (L2; L3) указанной последовательности.

12. Способ по любому из пп. 9-11, согласно которому образующее аэрозоль изделие (2; 4), вставляемое внутрь полости (11; 31) индукционного нагревательного устройства (1; 3) содержит твердый табакосодержащий субстрат (20; 40).