Изобретение относится к курительным элементам для использования совместно с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала и к системам, включающим в себя такие курительные элементы и такое устройство.
Уровень техники
В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п., применяется процесс сжигания табака для создания табачного дыма. Предпринимались попытки создания альтернативных средств, в которых генерирование вдыхаемой среды осуществляется без использования процесса сжигания. Примерами таких продуктов являются так называемые устройства для нагрева без сжигания, или устройства для нагрева табака или табаконагревательные устройства, процесс генерирования дыма в которых осуществляется не путем сжигания, а с помощью нагрева исходного материала. В качестве материала могут использоваться, например, табачные или другие нетабачные продукты, которые могут содержать, а могут и не содержать никотин.
Раскрытие изобретения
Первым аспектом настоящего изобретения предусматривается нагревательный элемент для использования с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, нагревательный элемент которого выполнен из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля, и имеет первый размер и второй размер, проходящий в направлении, перпендикулярном направлению первого размера, и в котором первый размер является расстоянием от первого участка нагревательного элемента до второго участка нагревательного элемента, и в котором второй размер на промежуточной секции нагревательного элемента, расположенной между первым и вторым участками, меньше второго размера на каждой из первой и второй секций, расположенных между промежуточной секцией и соответствующим первым или вторым участком.
В одном из возможных вариантов реализации весь нагревательный элемент выполнен из однородного или практически однородного нагреваемого материала.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент представляет собой цельную деталь.
В одном из возможных вариантов реализации второй размер на промежуточной секции меньше половины второго размера на одной или каждой из первой и второй секций. В одном из возможных вариантов реализации второй размер на промежуточной секции меньше одной четверти второго размера на одной или каждой из первой и второй секций.
В одном из возможных вариантов реализации промежуточная секция расположена посередине между первым и вторым участками.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент содержит по меньшей мере один клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции к одной из первой и второй секций. В одном из возможных вариантов реализации по меньшей мере один клиновидный участок содержит первый клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции в направлении к первой секции, и второй клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции в направлении ко второй секции.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент является плоским или практически плоским.
В одном из возможных вариантов реализации второй размер на каждой из промежуточной, первой и второй секций меньше первого размера. В еще одном из возможных вариантов реализации второй размер на одной или каждой из промежуточной, первой и второй секций равен первому размеру. В еще одном из возможных вариантов реализации, второй размер на одной или каждой из промежуточной, первой и второй секций больше первого размера.
В одном из возможных вариантов реализации первый размер является длиной нагревательного элемента, второй размер представляет собой толщину нагревательного элемента, первый участок представляет собой первую торцовую поверхность нагревательного элемента, и второй участок является противоположной второй торцовой поверхностью нагревательного элемента. В одном из возможных вариантов реализации, нагревательный элемент имеет глубину, которая перпендикулярна направлению прохождения длины и толщины, и её величина меньше величины как длины, так и толщины.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент представляет собой трубчатый нагревательный элемент.
В одном из возможных вариантов реализации нагреваемый материал содержит один или несколько материалов, выбираемых из группы, включающей в себя электропроводный материал, магнитный материал и магнито-электропроводный материал.
В одном из возможных вариантов реализации, нагревательный элемент представляет собой металл или металлический сплав.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент содержит один или несколько материалов, выбираемых из группы, в состав которой входят алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводный углерод, графит, нелегированная углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, сталь, медь и бронза.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предлагается курительный элемент, предназначенный для использования с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, и содержащий нагревательный элемент согласно первому аспекту настоящего изобретения, и курительный материал, находящийся в тепловом контакте с нагревательным элементом.
В одном из возможных вариантов реализации курительный материал находится в поверхностном контакте с нагревательным элементом.
В одном из возможных вариантов реализации точка Кюри нагреваемого материала ниже температуры горения курительного материала.
В одном из возможных вариантов реализации курительный материал содержит табак и/или одно или несколько увлажняющих веществ.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предлагается система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, включающая в себя курительный элемент согласно второму аспекту настоящего изобретения и устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее зону нагрева для введения в неё курительного элемента и устройство для нагрева нагревательного элемента курительного элемента, когда курительный элемент расположен в зоне нагрева.
В одном из возможных вариантов реализации данное устройство содержит магнитный генератор для генерирования изменяющегося магнитного поля, чтобы оно проникало в нагревательный элемент курительного элемента, когда курительный элемент расположен в зоне нагрева.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее зону нагрева для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал; нагревательный элемент согласно первому аспекту настоящего изобретения для нагревания зоны нагрева; и устройство для нагрева нагревательного элемента. В одном из возможных вариантов реализации устройство содержит магнитный генератор для генерирования изменяющегося магнитного поля, чтобы оно проникало в используемый нагревательный элемент.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство для нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, включающее в себя: зону нагрева для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал; нагревательный элемент, выполненный из нагреваемого материала, способного нагреваться при воздействии изменяющегося магнитного поля, служащий для нагревания зоны нагрева; и магнитный генератор для генерирования одного или нескольких магнитных полей, проникающих в используемый нагревательный элемент, таким образом, что напряженность магнитного поля или суммарная напряженность нескольких магнитных полей является разной в различных точках нагревательного элемента.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент выступает внутрь зоны нагрева.
В одном из возможных вариантов реализации нагревательный элемент расположен по меньшей мере частично вокруг зоны нагрева.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения, предлагается устройство нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, включающее в себя: зону нагрева для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал и нагреваемый материал, способный нагреваться при воздействии изменяющегося магнитного поля, служащий для нагревания курительного материала; и магнитный генератор для генерирования одного или нескольких магнитных полей, проникающих в используемый нагревательный элемент, таким образом, что напряженность магнитного поля или суммарная напряженность нескольких магнитных полей является разной в различных точках нагревательного элемента.
В одном из возможных вариантов реализации магнитный генератор содержит первую обмотку для генерирования первого из одного или нескольких изменяющихся магнитных полей и вторую обмотку для генерирования второго из одного или нескольких изменяющихся магнитных полей, причем второе изменяющееся магнитное поле перекрывает первое изменяющееся магнитное поле.
В одном из возможных вариантов реализации первая обмотка является первой винтовой обмоткой, а вторая обмотка является второй винтовой обмоткой.
В одном из возможных вариантов реализации первая винтовая обмотка проходит вдоль первой оси, и вторая винтовая обмотка проходит вдоль второй оси, совпадающей с первой осью.
В одном из возможных вариантов реализации вторая обмотка окружает только часть первой обмотки.
В одном из возможных вариантов реализации устройство содержит детектор, служащий для обнаружения электрического тока в магнитном генераторе, и контроллер, служащий для управления работой магнитного генератора в соответствии с изменениями электрического тока, обнаруженными детектором.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения, предлагается система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, включающая в себя: устройство согласно одному из аспектов с четвертого по шестой настоящего изобретения; и курительный элемент для расположения в зоне нагрева устройства.
Краткое описание чертежей
Ниже будет приведено подробное описание различных вариантов реализации настоящего изобретения, приводимых лишь в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 – схематичное изображение в перспективе примера выполнения нагревательного элемента для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала;
на фиг. 2 – схема прохождения силовых линий магнитного поля через одну половину показанного на фиг. 1 нагревательного элемента во время работы;
на фиг. 3 – график зависимости напряженности магнитного поля от расстояния по длине показанного на фиг. 1 нагревательного элемента во время работы;
на фиг. 4 – схематичное изображение в перспективе еще одного примера нагревательного элемента для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала;
на фиг. 5 – схематичный вид в разрезе нагревательного элемента, показанного на фиг. 4;
на фиг. 6 – схематичный вид в разрезе еще одного примера выполнения нагревательного элемента для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала;
на фиг. 7 – схематичный вид в разрезе примера выполнения курительного элемента для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала; данный курительный элемент содержит нагревательный элемент, показанный на фиг. 1;
на фиг. 8 – схематичный вид в разрезе примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, показанный на фиг. 7, и устройство для нагрева курительного материала курительного элемента с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала;
на фиг. 9 – схематичный вид в разрезе примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, содержащий курительный материал, и устройство для нагрева курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала; составной частью данного устройства является нагревательный элемент, показанный на фиг. 1;
на фиг. 10 – схематичный вид в разрезе примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, содержащий курительный материал, и устройство для нагрева курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала; составной частью данного устройства является нагревательный элемент, показанный на фиг. 4 и 5;
на фиг. 11 – схематичный вид в разрезе примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, содержащий курительный материал, и устройство для нагревания курительного материала курительного элемента с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала;
на фиг. 12 – схематичный вид в разрезе еще одного примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, содержащий курительный материал, и устройство для нагревания курительного материала курительного элемента с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала; и
на фиг. 13 – схематичный вид в разрезе примера выполнения системы, включающей в себя курительный элемент, содержащий курительный материал и нагреваемый материал, и устройство для нагревания курительного материала курительного элемента с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала.
Осуществление изобретения
Используемый в настоящем описании термин "курительный материал" служит для обозначения материалов, обеспечивающих образование испаренных компонентов при нагревании, как правило, в форме пара или аэрозоля. "Курительный материал" может быть табаконесодержащим материалом или табакосодержащим материалом. "Курительный материал" может, например, включать в себя один или несколько сортов табака как такового, производные табака, экспандированный табак, восстановленный табак, табачный экстракт, гомогенизированный табак или заменители табака. Курительный материал может использоваться в форме молотого табака, резаного табака, экструдированного табака, восстановленного табака, восстановленного курительного материала, жидкости, геля, гелизированного гомогенизированного табака, порошка, агломератов и т.п. "Кроме того, курительный материал" может включать в себя и другие, не содержащие табак продукты, которые, в зависимости от типа продукта, могут содержать или не содержать никотин. "Курительный материал" может содержать одно или несколько увлажняющих веществ, таких как глицерин или пропиленгликоль.
Используемый в настоящем описании термин "нагреваемый материал" или "нагревательный материал" служит для обозначения материала, который может нагреваться посредством воздействия переменного магнитного поля.
Индукционным нагревом называется процесс, при котором электропроводный объект нагревается за счет прохождения сквозь него переменного магнитного поля. Этот процесс описывается законом индукции Фарадея и законом Ома. An индукционный нагреватель может включать в себя электромагнит и устройство для пропускания через электромагнит изменяющегося электрического тока, например, переменного тока. Когда электромагнит и нагреваемый объект соответствующим образом расположены относительно друг друга, таким образом, что получаемое переменное магнитное поле, генерируемое электромагнитом, проходит сквозь объект, в объекте генерируются один или несколько вихревых токов. Объект обладает сопротивлением прохождению электрического тока. Таким образом, когда такие вихревые токи генерируются в объекте, их прохождение внутри объекта с преодолением его электрического сопротивления приводит к нагреванию объекта. Этот процесс называется джоулевым, омическим или резистивным нагревом. Объект, способный индуктивно нагреваться, называется токоприемником.
Было обнаружено, что когда токоприемник выполнен в форме замкнутой электрической цепи, магнитное взаимодействие между токоприемником и электромагнитом во время работы усиливается, что приводит к повышению или улучшению джоулева нагрева.
Индукционным нагревом называется процесс, при котором электропроводный объект нагревается за счет прохождения сквозь него переменного магнитного поля. Магнитный материал можно представить в виде материала, содержащего множество атомно-масштабных магнитов или магнитных диполей. При проникновении магнитного поля внутрь такого материала магнитные диполи выравниваются в соответствии с силовыми линиями магнитного поля. Таким образом, когда изменяющееся магнитное поле, например, переменное магнитное поле сгенерированное, например, электромагнитом, проникает в магнитный материал, ориентация магнитных диполей изменяется в соответствии с воздействующим изменяющимся магнитным полем. Такая переориентация магнитных диполей приводит к генерированию тепла в магнитном материале.
Если объект является одновременно электропроводным и магнитным, воздействие на него изменяющегося магнитного поля может приводить к возникновению в нем как джоулева нагрева, так и магнитогистерезисного нагрева. Кроме того, использование магнитного материала может усиливать магнитное поле, что может приводить к усилению джоулева и магнитогистерезисного нагрева.
В каждом из вышеописанных процессов тепло не подводится от наружного источника за счет теплопроводности, а генерируется непосредственно внутри самого объекта, и может быть достигнуто быстрое повышение температуры и более равномерное распределение тепла, в частности, за счет выбора подходящего материала и геометрии объекта, а также подходящей величины магнитного поля и его ориентации относительно объекта. Кроме того, поскольку индукционный нагрев и магнитогистерезисный нагрев не требуют наличия физического контакта источника изменяющегося магнитного поля с объектом, доступен более широкий выбор конструктивных решений и управление профилем нагрева, а также возможно снижение стоимости.
На фиг. 1 приведено схематичное изображение в перспективе примера выполнения нагревательного элемента согласно одному из возможных вариантов реализации настоящего изобретения. Нагревательный элемент 10 предназначен для использования совместно с устройством нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, такого как устройство 200, показанное на фиг. 9 и описанное ниже.
Нагревательный элемент 10 выполнен из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля. Кроме того, в данном варианте реализации весь нагревательный элемент 10 выполнен из гомогенного или практически гомогенного нагреваемого материала, которым в рассматриваемом варианте реализации является сталь. Нагревательный элемент 10 представляет собой цельную деталь, но в некоторых других вариантах реализации нагревательный элемент 10 может состоять из нескольких частей, соединенных или скрепленных друг с другом.
Нагревательный элемент 10 имеет первый размер и второй размер, проходящий в направлении, перпендикулярном направлению прохождения первого размера. Первый размер проходит от первого участка нагревательного элемента 10 до второго участка нагревательного элемента 10. В данном варианте реализации первым размером является длина L нагревательного элемента 10, и вторым размером является толщина T нагревательного элемента 10. Кроме того, в данном варианте реализации первым участком является первая торцовая поверхность 11 нагревательного элемента 10, и вторым участком является противоположная вторая торцовая поверхность 12 нагревательного элемента 10. Нагревательный элемент 10 имеет также глубину D, направление которой перпендикулярно направлению как длины L, так и толщины T. Величина глубины D меньше величин длины L и толщины T.
Толщина T3 промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10, расположенной на удалении от первой и второй торцовых поверхностей 11, 12, меньше толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17, расположенных между промежуточной секцией 14 и соответствующей первой и второй торцовыми поверхностями 11, 12. В настоящем описании эта уменьшенная толщина называется "геометрическим ограничением". Во время работы, когда изменяющееся магнитное поле проходит сквозь нагревательный элемент 10, уменьшенная толщина промежуточной секции 14 помогает повысить концентрацию силовых линий магнитного поля на промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10 по сравнению с концентрацией силовых линий на первой и второй секциях 16, 17. Этот эффект иллюстрируется на фиг. 2, где приведена схема прохождения линий магнитного поля на одной половине показанного на фиг. 1 нагревательного элемента 10 во время работы.
На фиг. 3 приведен график зависимости напряженности магнитного поля от расстояния по длине показанного на фиг. 1 нагревательного элемента 10 во время работы; Как видно из графика, напряжённость магнитного поля на промежуточной секции 14 значительно выше напряженности магнитного поля на первой и второй секциях 16, 17. В данном варианте реализации длина L нагревательного элемента 10 составляет около 42 мм, толщина T1, T2 первой и второй секций 16, 17 составляет около 10 мм, и толщина T3 промежуточной секции 14 составляет около 2 мм. Таким образом, отношение толщины T3 промежуточной секции 14 к толщине T1, T2 первой и второй секций 16, 17 составляет приблизительно 1:5. Как видно из фиг. 3, напряжённость конкретного магнитного поля, проходящего сквозь нагревательный элемент 10, на промежуточной секции 14 значительно выше (приблизительно в восемь раз в данном варианте реализации), чем на первой и второй секциях 16, 17.
В данном варианте реализации толщина T1, T2, T3 каждой из промежуточной, первой и второй секций 14, 16, 17 меньше длины L. Однако в некоторых вариантах реализации второй размер одной или каждой из промежуточной, первой и второй секций может быть больше или равен первому размеру.
В некоторых вариантах реализации длина L нагревательного элемента может составлять от 30 до 50 мм, например, от 30 до 40 мм. В некоторых вариантах реализации толщина T1, T2 первой и/или второй секций 16, 17 может составлять от 4 до 10 мм, например, от 5 до 8 мм. В некоторых вариантах реализации толщина T3 промежуточной секции 14 может составлять от 0,4 до 2 мм, например, от 0,5 мм до 1 мм. В некоторых вариантах реализации отношение толщины T3 промежуточной секции 14 к толщине T1, T2 одной или каждой из первой и второй секций 16, 17 может составлять от 1:5 до 1:25, например, от 1:7 до 1:15, например, 1:10.
Количество энергии, накапливаемой в нагревательном элементе 10 во время работы, зависит от напряженности магнитного поля, помимо других факторов, таких как частота возбуждения. Количество энергии, накапливаемой в областях нагревательного элемента 10, в которых напряжённость магнитного поля относительно высокая, будет больше, чем количество энергии, накапливаемой в областях нагревательного элемента 10, в которых напряжённость магнитного поля относительно низкая. Например, в рассматриваемом варианте реализации напряжённость магнитного поля в промежуточной секции 14 в восемь раз выше напряжённости магнитного поля в первой и второй секциях 16, 17. Таким образом, количество энергии на единицу объема нагревательного элемента 10, накапливаемой в результате магнитогистерезисного нагрева, на промежуточной секции 14 будет, соответственно, в восемь раз выше, чем на первой и второй секциях 16, 17. При этом общее количество накапливаемой энергии на единицу объема может быть больше вследствие джоулева нагрева дополнительно к магниторезистивному нагреву. Соответственно, использование нагревательного элемента 10 с геометрией согласно вариантам реализации настоящего изобретения обеспечивает возможность нагрева промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10 с помощью заданного проникающего магнитного поля до более высокой температуры, чем температура нагрева первой и второй секций 16, 17 нагревательного элемента 10.
Такое изменение температуры нагрева в различных областях данного нагревательного элемента 10 можно использовать для получения ряда технических преимуществ во время работы.
Например, более быстрое нагревание промежуточной секции 14 до заданной температуры, чем нагревание первой и второй секций 16, 17, может быть использовано для обеспечения последовательного нагрева курительного материала во время работы. Относительно быстрый нагрев промежуточной секции 14 может обеспечивать испарение по меньшей мере одного компонента первого участка блока курительного материала, находящегося в тепловом контакте с промежуточной секцией 14, и образование из него аэрозоля. Со временем нагрев первой и второй секций 16, 17 может инициировать испарение по меньшей мере одного компонента второй и третьей частей блока курительного материала, находящихся в тепловом контакте с первой и второй секциями 16, 17, и образование из них аэрозоля.
В другом возможном варианте реализации, в котором нагревательный элемент 10 подвергается индукционному нагреву с помощью магнитного генератора, содержащего индукционную обмотку, промежуточная секция 14 нагревательного элемента 10 может достигать точки Кюри нагреваемого материала, прежде чем первая и вторая секции 16, 17 достигнут этой температуры. Это приводит к падению магнитной проницаемости промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10 практически до нуля, и по существу, к образованию воздушного зазора для магнитного поля. В свою очередь, это приводит к изменению индуктивной нагрузки индукционной обмотки. Детектор, такой как электронная схема, может служить для контроля силы тока в индукционной обмотке с целью обнаружения этого эффекта и регулирования индукционного нагрева в соответствии с результатами этого контроля.
Относительные скорости нагрева промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10 и первой и второй секций 16, 17 нагревательного элемента 10 можно регулировать по меньшей мере частично путем выбора подходящих площадей поперечного сечения промежуточной секции 14 и первой и второй секций 16, 17.
В данном варианте реализации толщина T3 промежуточной секции 14 составляет меньше половины толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17. Действительно, толщина T3 промежуточной секции 14 равна менее 1/4 толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17. В других вариантах реализации толщина T3 промежуточной секции 14 может составлять больше половины или 1/4 толщины T1, T2 одной или каждой из первой и второй секций 16, 17.
В данном варианте реализации толщина T1 первой секции 16 равна толщине T2 второй секции 17. Однако в других вариантах это может быть не так. Например, в некоторых вариантах реализации толщина T1 первой секции 16 может быть меньше толщины T2 второй секции 17. Таким образом, в некоторых вариантах реализации отношение толщины T3 промежуточной секции 14 к толщине T1 первой секции 16 может отличаться от отношения толщины T3 промежуточной секции 14 к толщине T2 второй секции 17. Это может оказать дополнительную помощь в обеспечении последовательного нагрева соответствующих частей любого курительного материала, находящегося в тепловом контакте с нагревательным элементом 10 во время работы.
Показанный на фиг. 1 нагревательный элемент 10 является плоским или практически плоским. Но в некоторых других вариантах реализации нагревательный элемент 10 может иметь другую форму.
Например, как показано на фиг. 4 и 5, на которых приведены схематичное изображение в перспективе и схематичный вид в разрезе нагревательного элемента, выполненного в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения. Нагревательный элемент 20 является трубчатым нагревательным элементом, который предназначен для использования совместно с устройством нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, такого как устройство 300, показанное на фиг. 10 и описанное ниже.
Нагревательный элемент 20 также выполнен из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля. Кроме того, в данном варианте реализации весь нагревательный элемент 20 выполнен из гомогенного или практически гомогенного нагреваемого материала, которым в рассматриваемом варианте реализации является сталь. Нагревательный элемент 20 представляет собой цельную деталь, но в некоторых других вариантах реализации нагревательный элемент 20 может состоять из нескольких частей, соединенных или скрепленных друг с другом.
Нагревательный элемент 20 содержит проходящий через него канал 23, ограниченный внутренней поверхностью 21 нагревательного элемента 20. Во время работы курительный материал может быть расположен в канале 23. Нагревательный элемент 20 также имеет первый размер и второй размер, проходящий в направлении, перпендикулярном направлению прохождения первого размера. Первый размер проходит от первого участка нагревательного элемента 20 до второго участка нагревательного элемента 20. В данном варианте реализации первый размер является длиной нагревательного элемента 20 в направлении продольной оси. Более конкретно, первый размер представляет собой длину L нагревательного элемента 20, первым участком является первая торцовая поверхность 11 нагревательного элемента 20, и вторым участком является противоположная вторая торцовая поверхность 12 нагревательного элемента 20. Канал 23 имеет отверстие на каждой из первой и второй торцовых поверхностей 11, 12 нагревательного элемента 20. В других вариантах реализации канал 23 может быть закрытым на одной или каждой из первой и второй торцовых поверхностей 11, 12.
Вторым размером является толщина T нагревательного элемента 20. Эта толщина T измеряется в радиальном направлении от внутренней поверхности 21 нагревательного элемента 20 до противоположной внешней поверхности 22 нагревательного элемента 20, и в данном варианте реализации, в направлении, перпендикулярном продольной оси нагревательного элемента 20. Толщина T3 промежуточной секции 14 нагревательного элемента 20, расположенной на удалении от первой и второй торцовых поверхностей 11, 12, меньше толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17, расположенных между промежуточной секцией 14 и соответствующей первой и второй торцовыми поверхностями 11, 12. В данном варианте реализации толщина T3 промежуточной секции 14 составляет меньше 1/4 толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17. В других вариантах реализации толщина T3 промежуточной секции 14 может быть, например, меньше половины и/или больше 1/4 толщины T1, T2 одной или каждой из первой и второй секций 16, 17. В данном варианте реализации толщина T1 первой секции 16 равна толщине T2 второй секции 17. Однако в других вариантах это может быть не так.
В каждом из нагревательных элементов 10, 20, показанных на фиг. 1, 2, 4 и 5, промежуточная секция 14 расположена посередине между первой и второй торцовыми поверхностями 11, 12 нагревательного элемента 10. В других вариантах реализации промежуточная секция 14 может быть расположена ближе к первой торцовой поверхности 11, чем ко второй торцовой поверхности 12, или наоборот.
Каждый из нагревательных элементов 10, 20, показанных на фиг. 1, 2, 4 и 5, содержит первый клиновидный участок 13, на котором толщина T увеличивается по мере удаления от промежуточной секции 14 в направлении к первой секции 16, и второй клиновидный участок 15, на котором толщина T увеличивается по мере удаления от промежуточной секции 14 в направлении ко второй секции 17. Клиновидные участки 13, 15 помогают уменьшить концентрацию напряжений между промежуточной секцией 14 и первой и второй секциями 16, 17 при нагреве нагревательного элемента 10, 20. Кроме того, они способствуют более плавному прохождению силовых линий магнитного поля во время работы. Но, несмотря на это, в некоторых вариантах реализации один или оба клиновидных участка 13, 15 могут отсутствовать.
Промежуточная секция 14 нагревательного элемента 20, показанного на фиг. 4 и 5, имеет более короткий периметр внешней поверхности, чем каждая из первой и второй секций 16, 17. В некоторых модификациях рассматриваемого варианта реализации промежуточная секция 14 может иметь более короткий периметр внешней поверхности, чем только одна из первой и второй секций 16, 17. В некоторых вариантах реализации промежуточная секция 14 может иметь более длинный периметр внутренней поверхности, чем одна или каждая из первой и второй секций 16, 17.
Например, на фиг. 6 показан схематичный вид в разрезе примера выполнения нагревательного элемента согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения. Нагревательный элемент 30 является трубчатым нагревательным элементом, предназначенным для использования совместно с устройством нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, такого как измененное устройство 300, показанное на фиг. 10 и описанное ниже. Показанный на фиг. 6 нагревательный элемент 30 идентичен нагревательному элементу, изображенному на фиг. 4 и 5, за исключением формы промежуточной секции 14 и прилегающих к ней клиновидных участков 13, 15. Нагревательный элемент 30 также имеет первый размер и второй размер, проходящий в направлении, перпендикулярном направлению прохождения первого размера, причем первый размер проходит от первого участка нагревательного элемента 30 до второго участка нагревательного элемента 30. Как и в нагревательном элементе 20, показанном на фиг. 4 и 5, в данном варианте реализации первый размер проходит в осевом направлении нагревательного элемента 30. Более конкретно, первый размер представляет собой длину L нагревательного элемента 30, первым участком является первая торцовая поверхность 11 нагревательного элемента 30, и вторым участком является противоположная вторая торцовая поверхность 12 нагревательного элемента 30. В данном варианте реализации толщина T3 промежуточной секции 14 также меньше толщины T1, T2 каждой из первой и второй секций 16, 17, но это уменьшение достигается за счет того, что периметр внешней поверхности промежуточной секции 14 равен периметру внешней поверхности первой и второй секций 16, 17, а периметр внутренней поверхности промежуточной секции 14 является более длинным, чем периметр внутренней поверхности каждой из первой и второй секций 16, 17.
В некоторых других вариантах реализации (не показаны) нагревательный элемент является трубчатым, первым размером нагревательного элемента является его диаметр, первый и второй участки нагревательного элемента представляют собой диаметрально противоположные стороны нагревательного элемента, и второй размер проходит перпендикулярно первому размеру в осевом направлении нагревательного элемента. В некоторых таких вариантах реализации нагревательный элемент имеет удлиненную форму, и осевым размером является длина нагревательного элемента. В некоторых вариантах реализации трубчатый нагревательный элемент выполнен из однородного или практически однородного нагреваемого материала. Нагревательный элемент может быть выполнен в виде цельной детали.
В таких вариантах реализации трубчатый нагревательный элемент содержит промежуточную секцию, периферически удаленную от диаметрально противоположных сторон нагревательного элемента. Кроме того, нагревательный элемент содержит первую и вторую секции, расположенные периферически между промежуточной секцией и соответствующими диаметрально противоположными сторонами. Этот нагревательный элемент имеет осевое геометрическое ограничение, так что осевой размер промежуточной секции нагревательного элемента меньше осевого размера каждой из первой и второй секций. Осевой размер промежуточной секции, например, может быть меньше половины или меньше 1/4 осевого размера одной или каждой из первой и второй секций. Аналогично нагревательным элементам, показанным на фиг. 1 и 4-6, данный нагревательный элемент может иметь первый клиновидный участок, на котором осевой размер увеличивается по мере увеличения расстояния от промежуточной секции в направлении к первой секции, и может также иметь второй клиновидный участок, на котором осевой размер увеличивается по мере увеличения расстояния от промежуточной секции в направлении ко второй секции.
В некоторых таких вариантах реализации осевое геометрическое ограничение расположено на удалении от обоих осевых торцов нагревательного элемента. Например, осевое геометрическое ограничение может располагаться посередине между осевыми торцами. В других вариантах реализации геометрическое ограничение удалено только от первого осевого торца нагревательного элемента, таким образом, что оно расположено на противоположном втором осевом торце нагревательного элемента.
Нагревательный элемент 10, 20, 30, являющийся объектом настоящего изобретения, может быть частью курительного элемента, предназначенного для использования совместно с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, и содержащего нагревательный элемент и курительный материал, находящийся в тепловом контакте с нагревательным элементом.
Например, на фиг. 7 приведен схематичный вид в разрезе примера выполнения курительного элемента, предназначенного для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала. Курительный элемент 1 предназначен для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, таким как устройство 100, показанное на фиг. 8 и описанное ниже.
Курительный элемент 1 содержит нагревательный элемент 10, показанный на фиг. 1, курительный материал 50, находящийся в тепловом контакте с нагревательным элементом 10, и оболочку 60 вокруг курительного материала 50. В целях ясности, мы не будем снова подробно рассматривать рассмотренный ранее нагревательный элемент 10.
В данном варианте реализации курительный материал 50 находится в поверхностном контакте с нагревательным элементом 10. Более конкретно, соответствующие части курительного материала 50 находятся в поверхностном контакте с промежуточной секцией 14 и первой и второй секциями 16, 17 нагревательного элемента 10. Это достигается путем приклеивания курительного материала 50 к нагревательному элементу 10. Однако в других вариантах реализации фиксация может обеспечиваться не приклеиванием, а другими способами. В некоторых вариантах реализации курительный материал 50 может быть не прикреплен к нагревательному элементу 10. Поверхностный контакт может способствовать передаче тепла непосредственно от нагревательного элемента 10 к курительному материалу 50. В других вариантах реализации нагреваемый элемент 10 может не находиться в поверхностном контакте с курительным материалом 50. Например, в некоторых вариантах реализации курительный элемент 1 может содержать теплопроводный барьер, не содержащий нагреваемого материала и отделяющий нагревательный элемент 10 от курительного материала 50 курительного элемента 1 во время работы. В некоторых вариантах реализации такой теплопроводный барьер может быть выполнен в виде покрытия на нагревательном элементе 10. Обеспечение такого барьера может способствовать рассеянию тепла с целью ослабления горячих точек в нагревательном элементе 10.
В данном варианте реализации точка Кюри нагреваемого материала 10 ниже температуры горения курительного материала 50. Температура горения может являться температурой самовоспламенения или точкой воспламенения курительного материала 50. Иными словами, эта температура представляет собой температуру, при которой курительный материал 50 самопроизвольно воспламенится при нормальных атмосферных условиях без внешнего источника воспламенения, такого как пламя или искра.
Соответственно, когда температура нагревательного элемента 10 во время работы достигает точки Кюри, возможность дальнейшего нагревания нагревательного элемента 10 при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля уменьшается или исчезает. Например, как было указано выше, если нагреваемый материал является электропроводным, джоулев нагрев нагреваемого материала все еще может осуществляться путем пропускания сквозь него изменяющегося магнитного поля. Как вариант, если нагреваемый материал является неэлектропроводным (что зависит от его химического состава), такое дальнейшее нагревание данного материала при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля будет невозможным.
Таким образом, во время работы этот эффект, характерный для нагреваемого материала нагревательного элемента 10, может быть использован для ограничения или предотвращения дальнейшего нагревания нагревательного элемента 10, таким образом, чтобы температура находящегося рядом курительного материала 50 не достигала величины, при которой происходит его горение или воспламенение. Таким образом, в некоторых вариантах реализации химический состав нагревательного элемента 10 может обеспечивать возможность нагрева курительного материала 50, достаточного для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 50, без горения курительного материала 50. В некоторых вариантах реализации это также может помочь предотвратить перегрев устройства, совместно с которым используется данный курительный элемент 1, и/или предотвратить повреждение частей, таких как оболочка 60 или адгезив курительного элемента 1 при его использовании.
В некоторых вариантах реализации, если температура горения курительного материала 50 больше X градусов Цельсия, может быть использован химический состав нагреваемого материала, точка Кюри которого не превышает X градусов Цельсия. Например, если температура горения курительного материала 50 больше 300°C, может быть использован химический состав нагреваемого материала, точка Кюри которого не превышает 300°C. Точка Кюри нагреваемого материала, например, может быть ниже 300°C, ниже 280°C, ниже 260°C, ниже 240°C или ниже 220°C.
В некоторых вариантах реализации способность нагреваемого материала нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля за счет магнитогистерезисного нагрева может возвращаться после того, как температура нагреваемого материала опустится ниже точки Кюри.
В данном варианте реализации оболочка 60 окружает курительный материал 50. Оболочка 60 помогает защитить курительный материал 50 от повреждений при транспортировке и использовании курительного элемента 1. Во время использования оболочка 60 также может помочь в направлении потока воздуха внутрь курительного материала 50 и прохождении сквозь него, а также помочь в обеспечении прохождения потока пара или аэрозоля сквозь курительный материал 50 и выхода из него.
В данном варианте реализации оболочка 60 представляет собой обёртку, обёрнутую вокруг курительного материала 50, таким образом, что свободные края обёртки накладываются друг на друга. Таким образом, обёртка образует всю или большую часть периферийной внешней поверхности курительного элемента 1. Обёртка может быть выполнена из бумаги, восстановленного табака, и т.п. Оболочка 60 содержит также адгезив (не показан), который соединяет друг с другом накладывающиеся друг на друга свободные края обёртки. В качестве адгезива может быть использовано одно или несколько из следующих средств, а именно: поливинилацетат (ПВА), гуммиарабик, естественная или синтетическая смола, крахмалы и лак. Адгезив предотвращает возможность расхождения накладывающихся друг на друга свободных краев обёртки. Однако в других вариантах адгезив может не применяться.
Оболочка 60 образует внешнюю поверхность курительного элемента 1 и может контактировать с используемым устройством. В данном варианте реализации курительный элемент 1 имеет удлиненную, цилиндрическую форму с практически круглой формой поперечного сечения. Однако в других вариантах реализации форма поперечного сечения курительного элемента 1 может отличаться от круглой и/или не быть удлиненной и/или не быть цилиндрической. В данном варианте реализации нагревательный элемент 10 проходит от первой торцовой поверхности курительного материала 50 до противоположной второй торцовой поверхности курительного материала 50. Однако такая конфигурация не обязательно используется в других вариантах реализации. В данном варианте реализации нагревательный элемент 10 и курительный материал 50 проходят от первой торцовой поверхности курительного элемента 1 до противоположной второй торцовой поверхности курительного элемента 1. Однако такая конфигурация не обязательно используется в других вариантах реализации.
В некоторых вариантах реализации курительный элемент 1 может содержать тепловой фитиль для облегчения измерения температуры курительного материала 50, расположенный радиально внутри оболочки 60, например, на границе между курительным материалом 50 и оболочкой 60.
В варианте реализации, показанном на фиг. 7, курительный элемент 1 содержит нагревательный элемент 10, изображенный на фиг. 1. В некоторых других вариантах реализации курительный элемент может (в качестве альтернативы или дополнительно) содержать нагревательный элемент 20, показанный на фиг. 4 и 5, и/или нагревательный элемент 30, показанный на фиг. 6, и/или какой-либо другой из описанных здесь нагревательных элементов, таких как описанные выше модификации нагревательных элементов 10, 20, 30, показанные на фиг. 1, 4, 5 и 6.
На фиг. 8 приведен схематичный вид в разрезе системы согласно одному из возможных вариантов реализации настоящего изобретения. Система 1000 включает в себя курительный элемент 1, показанный на фиг. 7, и устройство 100 нагрева курительного материала 50 курительного элемента 1 с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 50. Для краткости, мы не будем повторно подробно рассматривать курительный элемент 1. Любые из вышеописанных возможных изменений курительного элемента 1, показанного на фиг. 7, могут быть сделаны также для курительного элемента 1 системы 1000, показанной на фиг. 8, с целью создания различных вариантов выполнения системы. Аналогичным образом, курительный элемент 1, показанный на фиг. 7, в системе 1000 может быть заменен другими описанными выше курительными элементами с целью создания отдельных соответствующих вариантов реализации системы. Устройство 100 включает в себя зону нагрева 111, в которую вставляется курительный элемент 1, и устройство 112 для нагрева нагревательного элемента 10 курительного элемента 1, когда курительный элемент 1 находится в зоне нагрева 111.
Устройство 100 согласно данному варианту реализации содержит корпус 110 и мундштук 120. В мундштуке 120 выполнен проходящий через него канал 122. Мундштук 120 расположен относительно корпуса 110 таким образом, чтобы закрывать отверстие, ведущее в зону нагрева 111. Когда мундштук 120 так расположен относительно корпуса 110, канал 122 мундштука 120 гидравлически соединен с зоной нагрева 111. Во время работы канал 122 действует как канал для выпуска испаренного материала от курительного элемента 1, вставленного в зону нагрева 111, в область снаружи устройства 100. В таком варианте реализации мундштук 120 устройства 100 может входить в зацепление с корпусом 110 с возможностью отделения, таким образом, чтобы мундштук 120 был соединен с корпусом 110. В других вариантах реализации мундштук 120 и корпус 110 могут соединяться друг с другом без возможности отсоединения, например, с помощью шарнира или гибкого элемента. В некоторых вариантах реализации, например, в вариантах, в которых курительный элемент сам является частью мундштука, или корпус 110 содержит канал 122, мундштук 120 устройства 100 может отсутствовать.
Устройство 100 содержит воздушный вход, гидравлически соединяющий зону нагрева 111 с областью снаружи устройства 100. Такой воздушный вход может быть расположен в корпусе 110 устройства 100 и/или в мундштуке 120 устройства 100. Пользователь может вдыхать испаренный компонент/компоненты курительного материала 50 путем втягивания через канал 122 мундштука 120. По мере удаления испаренного компонента/компонентов из курительного элемента 1, в зону нагрева 111 может поступать воздух через воздушный вход устройства 100.
В данном варианте реализации корпус 110 содержит зону нагрева 111. В данном варианте реализации зона нагрева 111 представляет собой углубление, предназначенное для вставки в него курительного элемента 1. Курительный элемент 1 может вставляться в зону нагрева 111 пользователем любым подходящим способом, например, через паз в стенке устройства 100, или путем первоначального вдувания воздуха через часть устройства, например, через мундштук 120, для получения доступа к зоне нагрева 111. В других вариантах реализации зона нагрева 111 может быть выполнена не в форме углубления, а в другой форме, например, в форме полки, поверхности или выступа, и может требовать механического соединения с курительным элементом для обеспечения взаимодействия с ним или его вставки. В данном варианте реализации форма и размеры зоны нагрева 111 рассчитаны на вставку в неё всего курительного элемента 1. В других вариантах реализации размеры зоны нагрева 111 могут быть такими, что в неё можно вставлять только часть используемого курительного элемента 1.
Устройство 112 содержит магнитный генератор 112, служащий для генерирования изменяющегося (например, переменного) магнитного поля, чтобы во время работы оно проходило сквозь используемый нагревательный элемент 10 курительного элемента 1.
При таком варианте реализации магнитный генератор 112 содержит источник электроэнергии 113, обмотку 114, устройство 116 для подачи изменяющегося электрического тока, например, переменного тока, на обмотку 114, контроллер 117, и пользовательский интерфейс 118, чтобы пользователь мог управлять контроллером 117.
В данном варианте реализации источник электроэнергии 113 представляет собой перезаряжаемый аккумулятор. В других вариантах реализации может использоваться другой источник электроэнергии 113, например, в виде неперезаряжаемой батарейки, конденсатора или подключения к сети электроснабжения.
В некоторых вариантах реализации источником электроэнергии 113 является источник постоянного тока, и устройство 100 содержит преобразователь постоянного напряжения в переменное, соединенный с источником постоянного тока. Преобразователь постоянного напряжения в переменное может содержать усилитель мощности класса E.
Обмотка 114 может быть выполнена в любой подходящей форме. В рассматриваемом варианте реализации обмотка 114 представляет собой винтовую обмотку из электропроводного материала, например, из меди. В данном варианте реализации обмотка 114 имеет кольцевую форму поперечного сечения, но в других вариантах реализации она может иметь другую форму, например, квадратную. В некоторых вариантах реализации магнитный генератор 112 может содержать магнитопроницаемый сердечник, вокруг которого намотана обмотка 114. Такой магнитопроницаемый сердечник концентрирует магнитный поток, сгенерированный обмоткой 114 во время работы, и создает более мощное магнитное поле. Магнитопроницаемый сердечник может быть выполнен, например, из железа. В данном варианте реализации обмотка 114 расположена вокруг зоны нагрева 111. В данном варианте реализации обмотка 114 проходит в направлении вдоль продольной оси, практически совпадающей с продольной осью зоны нагрева 111. В данном варианте реализации обмотка 114 является винтовой обмоткой из электропроводного материала с кольцевой формой поперечного сечения, но в других вариантах реализации форма поперечного сечения может отличаться от кольцевой, например, может быть плоской или удлиненной. На обмотку 114 может быть нанесено покрытие, например, серебряное.
В некоторых вариантах реализации импеданс обмотки 114 может быть равен импедансу нагревательного элемента 10. Это может достигаться, например, путем правильного выбора количества витков обмотки 114, расстояния между нагревательным элементом 10 и обмоткой 114, нагреваемого материала, используемого для нагревательного элемента 10, емкости контура возбуждения и/или электрического сопротивления линии тока токоприемника.
В данном варианте реализации устройство 116 для пропускания изменяющегося тока через обмотку 114 электрически подсоединено между источником электроэнергии 113 и обмоткой 114. В данном варианте реализации контроллер 117 также электрически соединен с источником электроэнергии 113 и коммуникативно соединен с устройством 116 для управления устройством 116. Более конкретно, в данном варианте реализации контроллер 117 служит для управления устройством 116, таким образом, чтобы управлять подачей электроэнергии от источника электроэнергии 113 к обмотке 114. В данном варианте реализации контроллер 117 содержит интегральную схему (ИС), такую как ИС печатной платы (ПП). В других вариантах реализации контроллер 117 может быть выполнен в другой форме. В некоторых вариантах реализации устройство может содержать единый электрический или электронный компонент, включающий в себя устройство 116 и контроллер 117. Управление контроллером 117 в данном варианте реализации осуществляется пользователем с помощью пользовательского интерфейса 118. Пользовательский интерфейс 118 расположен на внешней поверхности корпуса 110. Пользовательский интерфейс 118 может представлять собой нажимную кнопку, триггерный переключатель, наборный лимб, сенсорный экран и т.п.
В данном варианте реализации задействование пользовательского интерфейса 118 пользователем приводит к тому, что контроллер 117 заставляет устройство 116 начать подачу изменяющегося электрического тока, проходящего через обмотку 114, чтобы обмотка 114 начала генерировать переменное магнитное поле. Обмотка 114 и зона нагрева 111 расположены относительно друг друга таким образом, что когда курительный элемент 1 находится в зоне нагрева 111, переменное магнитное поле, создаваемое обмоткой 114, проходит сквозь нагреваемый материал нагревательного элемента 10 курительного элемента 1. Если нагреваемый материал нагревательного элемента 10 является электропроводным, как в данном варианте реализации, это может приводить к генерированию одного или нескольких вихревых токов в нагреваемом материале. Поток вихревых токов в нагреваемом материале, преодолевающих электрическое сопротивление нагреваемого материала, заставляет этот материал нагреваться джоулевым нагревом. Далее, если нагреваемый материал выполнен из магнитного материала, как в данном варианте реализации, ориентация магнитных диполей в нагреваемом материале изменяется при воздействии изменяющегося магнитного поля, что приводит к нагреву нагреваемого материала.
Во время работы, если нагревательный элемент 10 подвергается индукционному нагреву с помощью магнитного генератора 112, содержащего индукционную обмотку 114, промежуточная секция 14 нагревательного элемента 10 достигает точки Кюри нагреваемого материала, прежде чем первая и вторая секции 16, 17 достигнут этой температуры. Как уже указывалось выше, это приводит к падению магнитной проницаемости промежуточной секции 14 нагревательного элемента 10 практически до нуля, и по существу, к образованию воздушного зазора для магнитного поля. В свою очередь, это приводит к изменению индуктивной нагрузки индукционной обмотки 114. Устройство 116 магнитного генератора 112 содержит детектор, служащий для обнаружения электрического тока в обмотке 114, и контроллер 117, служащий для управления работой магнитного генератора 112 в соответствии с изменениями электрического тока, обнаруженными детектором. Таким образом, на основании одного или нескольких сигналов, полученных от детектора, контроллер 117 может регулировать характеристику изменяющегося или переменного электрического тока, проходящего по обмотке 114. Вышеупомянутой характеристикой может быть, например, амплитуда, частота или коэффициент заполнения.
Контроллер 117, например, может быть выполнен таким образом, чтобы прекращать генерирование изменяющегося магнитного поля, если промежуточная секция 14 нагревательного элемента 10 достигнет точки Кюри более заданного числа раз, например, одного, двух, трех, пяти или десяти раз, или если будет обнаружено, что нагревательный элемент 10 близок к достижению точки Кюри. В некоторых вариантах реализации в контроллере 117 может быть предусмотрена возможность контроля мощности, требующейся для привода магнитного генератора 112. Контроллер 117 может быть устроен таким образом, чтобы определять величину мощности, использованной при нагреве нагревательного элемента 10 до его точки Кюри. Контроллер 117 может быть настроен на определение мощности, требуемой для поддержания этой известной температуры, которая является показателем состояния курительного материала (таким как содержание воды или летучих веществ). В некоторых вариантах реализации контроллер 117 может быть использован для поддержания температуры нагревательного элемента 10 на точке Кюри или немного ниже неё.
Таким образом, как было указано выше, точку Кюри нагреваемого материала можно использовать для того, чтобы изначально предотвращать или затруднять индукционный нагрев нагревательного элемента 10 выше этой температуры, чтобы обеспечивать удержание температуры курительного материала 50 в заданном температурном диапазоне. В заданном температурном диапазоне во время работы курительный материал 50 подвергается достаточному нагреву для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала без горения курительного материала 50. Соответственно, контроллер 117 и устройство 100 в целом обеспечивают нагревание курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 50 без горения курительного материала 50. В некоторых вариантах реализации температурный диапазон составляет приблизительно от 50°C до 350°C, например, приблизительно от 50°C до 250°C, приблизительно от 50°C до 150°C, приблизительно от 50°C до 120°C, приблизительно от 50°C до 100°C, приблизительно от 50°C до 80°C, или приблизительно от 60°C до 70°C. В некоторых вариантах реализации температурный диапазон составляет приблизительно от 170°C до приблизительно 220°C. В других вариантах реализации температурный диапазон может быть другим. В некоторых вариантах реализации верхняя граница температурного диапазона может быть выше 300°C. Кроме того, промежуточная секция 14 нагревательного элемента 10, достигая точку Кюри во время работы, может заставлять контроллер 117 изменять режим работы магнитного генератора 112.
В некоторых вариантах реализации устройство 100 может содержать дополнительный температурный датчик (не показан), служащий для определения температуры нагревательного элемента 10 и передачи на контроллер 117 сигнала, содержащего показатель величины температуры. Контроллер 117 может осуществлять регулирование работы магнитного генератора 112, по меньшей мере, частично, на основании полученного сигнала. Контроллер 117 может представлять собой пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) контроллер, который корректирует мощность, подаваемую на устройство 16, в соответствии с обнаруженной погрешностью по температуре нагревательного элемента 10, определенной посредством сравнения замеренной величины температуры и точки Кюри нагреваемого материала нагревательного элемента 10.
В некоторых вариантах реализации устройство может содержать конденсатор или блок разряда конденсатора, регулируемые, например, контроллером 117, чтобы можно было быстро увеличивать силу тока, проходящего по обмотке 114 во время работы, чтобы уменьшить время, в течение которого пользователь должен был бы ожидать эффекта инициализации испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 50. Альтернативно или дополнительно, устройство может содержать температурный датчик (не показан) для определения скрытой температуры курительного материала перед использованием системы, с точностью, достаточной для обнаружения плато скрытого тепла с последующим моментальным или быстрым повышением температуры нагревательного элемента в соответствии с этой обнаруженной скрытой температурой, с целью уменьшения времени, в течение которого пользователь должен ожидать эффекта инициализации испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 50.
В некоторых вариантах реализации контроллер 117 может работать с программным обеспечением, обеспечивающим учет особенностей производства электронных компонентов, например, с целью компенсации возможных проблем по характеристикам конкретной схемы во время работы.
В некоторых вариантах реализации контроллер 117 может применяться для регулирования выходной мощности обмотки 114 в случае изменения напряжения питания, путем использования импульсного регулятора или дроссельного регулятора.
В системе 1000, показанной на фиг. 8, нагревательный элемент 10 является частью курительного элемента 1, и устройство 100 не содержит нагревательных элементов 10, через которые должно проходить изменяющееся магнитное поле, генерируемое магнитным генератором 112. Однако в других вариантах реализации устройство само содержит такой нагревательный элемент.
Например, на фиг. 9 показан схематичный вид в разрезе примера выполнения системы согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения. Система 2000 содержит устройство 200 и курительный элемент 2. Показанная на фиг. 9 система 2000 идентична системе 1000 на фиг. 8, за исключением формы курительного элемента, а также того, что нагревательный элемент 10, показанный на фиг. 1, является частью не курительного элемента 2, а устройства 200. Деталям и компонентам системы на фиг. 9, являющимся аналогичными деталям или компонентам системы 1000 на фиг. 8, присвоены те же самые ссылочные позиции. Любые из вышеописанных возможных изменений системы 1000, показанной на фиг. 8, могут быть сделаны также для системы 2000 на фиг. 9, с целью формирования различных вариантов реализации.
Курительный элемент 2 является трубчатым и содержит курительный материал 25. Нагревательный элемент 10 выступает в зону нагрева 111. Более конкретно, в данном варианте реализации первая торцовая поверхность 11 нагревательного элемента 10 представляет собой свободный конец, расположенный относительно зоны нагрева 111 таким образом, что он входит в центральную полость трубчатого курительного элемента 2, когда курительный элемент 2 вставляют в зону нагрева 111. С другой стороны, вторая торцовая поверхность 12 нагревательного элемента 10 непосредственно прикреплена или присоединена к остальной части устройства 200.
На фиг. 10 приведен схематичный вид в разрезе системы в другом варианте реализации настоящего изобретения. Система 3000 содержит устройство 300 и курительный элемент 3. Показанная на фиг. 10 система 3000 идентична системе 2000 на фиг. 9, за исключением формы курительного элемента, а также форм зоны нагрева и нагревательного элемента устройства. Деталям и компонентам системы на фиг. 10, являющимся аналогичными деталям или компонентам системы 2000 на фиг. 9, присвоены те же самые ссылочные позиции. Любые из вышеупомянутых возможных изменений описанных здесь систем могут быть сделаны также для системы 3000 на фиг. 10 с целью формирования соответствующих вариантов реализации системы.
В варианте реализации, показанном на фиг. 10, курительный элемент 3 имеет форму стержня и содержит курительный материал 35. Нагревательный элемент устройства 300 является таким же, как нагревательный элемент 20 на фиг. 4 и 5. Нагревательный элемент 20 расположен вокруг зоны нагрева 111, так что канал 23 нагревательного элемента 20 фактически является зоной нагрева 111. В модификациях данного варианта реализации нагревательный элемент 20 может быть изменен, таким образом, что он будет лишь частично расположен вокруг зоны нагрева 111.
В каждой из систем 2000, 3000, показанных на фиг. 9 и 10, устройство 112 устройства 200, 300 служит для нагревания нагревательного элемента 10, 20 устройства 200, 300. В свою очередь, нагревательный элемент 10, 20 устройства 200, 300 служит для нагревания зоны нагрева 111. Более конкретно, каждое из устройств 112 устройств 200, 300 на фиг. 9 и 10 является таким же, как устройство 112 устройства 100 на фиг. 8, за исключением того, что каждое из устройств 112 устройств 200, 300 на фиг. 9 и 10 осуществляет не индукционный нагрев индукционно-нагреваемой части нагревательного элемента, расположенной в зоне нагрева 111, а индукционный нагрев нагревательного элемента 10, 20 устройства 200, 300. Тепло, генерируемое в нагревательном элементе 10, 20 устройства 200, 300, во время работы поступает на курительный элемент 2, 3 в зону нагрева 111 за счет теплопроводности.
Соответственно, курительный элемент 2, 3, используемый вместе с устройством 200, 300, может не содержать материал, легко подвергаемый индукционному нагреву, для нагрева курительного материала 25, 35 до температуры, достаточной для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 25, 35. Это может дать возможность выполнять курительный элемент 2, 3 из более дешевого и доступного материала.
В описанных выше системах форма нагревательного элемента приводит к тому, что напряженность магнитного поля, проходящего сквозь нагревательный элемент, является разной в разных точках нагревательного элемента. Однако в других вариантах реализации именно конфигурация магнитного генератора устройства вызывает этот эффект.
Например, на фиг. 11 показан схематичный вид в разрезе примера выполнения системы согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения. Система 4000 содержит устройство 400 и курительный элемент 4. Система 4000 на фиг. 11 идентична системе 2000 на фиг. 9, за исключением формы нагревательного элемента устройства, а также того, что магнитный генератор 112 содержит вторую обмотку 115, которая расположена вокруг части первой обмотки 114. Деталям и компонентам системы на фиг. 11, являющимся аналогичными деталям или компонентам системы 2000 на фиг. 9, присвоены те же самые ссылочные позиции. Любые из вышеупомянутых возможных изменений описанных здесь систем могут быть сделаны также для системы 4000 на фиг. 11 с целью формирования соответствующих вариантов реализации системы.
Нагревательный элемент 130 устройства 400 в данном варианте реализации не содержит никаких геометрических ограничений типа ограничений, которые содержат нагревательные элементы 10, 20, 30, описанные выше. Вместо этого, в данном варианте реализации нагревательный элемент 130 имеет первую и вторую торцовые поверхности 131, 132, длину, проходящую от первой торцовой поверхности 131 до противоположной второй торцовой поверхности 132, и постоянную форму и размер поперечного сечения по всей длине. Форма поперечного сечения может быть, например, многоугольной, квадратной или круглой.
Курительный элемент 4 является трубчатым и содержит курительный материал 45. Нагревательный элемент 130 выступает в зону нагрева 111. Более конкретно, первая торцовая поверхность 131 нагревательного элемента 130 представляет собой свободный конец, расположенный относительно зоны нагрева 111 таким образом, что он входит в центральную полость трубчатого курительного элемента 4, когда курительный элемент 4 вставляют в зону нагрева 111. С другой стороны, вторая торцовая поверхность 132 нагревательного элемента 130 непосредственно прикреплена или присоединена к остальной части устройства 400. Для предотвращения загрязнения нагревательного элемента 130, на него может быть нанесено нанопокрытие или оболочка. В модификациях данного варианте реализации нагревательный элемент 130 может иметь наружную резьбу, входящую в зацепление с внутренней резьбой, предусмотренной на внутренней поверхности трубчатого курительного элемента 4, таким образом, что во время работы курительный элемент 4 можно навинчивать на нагревательный элемент 130.
На фиг. 12 приведен схематичный вид в разрезе системы в другом варианте реализации настоящего изобретения. Система 5000 содержит устройство 500 и курительный элемент 5. Показанная на фиг. 12 система 5000 идентична системе 4000 на фиг. 11, за исключением форм зоны нагрева и нагревательного элемента устройства. Деталям и компонентам системы на фиг. 12, являющимся аналогичными деталям или компонентам системы 4000 на фиг. 11, присвоены те же самые ссылочные позиции. Любые из вышеупомянутых возможных изменений описанных здесь систем могут быть сделаны также для системы 5000 на фиг. 12 с целью формирования соответствующих вариантов реализации системы.
Нагревательный элемент 130 устройства 500 расположен вокруг зоны нагрева 111. В модификациях данного варианта реализации нагревательный элемент 130 может быть изменен, таким образом, что он будет лишь частично расположен вокруг зоны нагрева 111.
На фиг. 13 приведен схематичный вид в разрезе системы в другом варианте реализации настоящего изобретения. Система 6000 содержит устройство 600 и курительный элемент 6. Система 6000 на фиг. 13 идентична системе 5000 на фиг. 12 за исключением формы курительного элемента, а также того, что устройство не содержит нагревательных элементов, предназначенных для прохождения сквозь них изменяющегося магнитного поля, генерируемого магнитным генератором 112. Деталям и компонентам системы на фиг. 13, являющимся аналогичными деталям или компонентам системы 5000 на фиг. 12, присвоены те же самые ссылочные позиции. Любые из вышеупомянутых возможных изменений описанных здесь систем могут быть сделаны также для системы 6000 на фиг. 13 с целью формирования соответствующих вариантов реализации системы.
Курительный элемент 6 имеет трубчатую форму и содержит трубчатый нагревательный элемент 61 из нагреваемого материала, и курительный материал 65 трубчатой формы, прикрепленный к внутренней поверхности нагревательного элемента 61, таким образом, чтобы он находился в тепловом контакте с нагреваемым материалом. В других вариантах реализации курительный материал 65 может крепиться к внешней поверхности нагревательного элемента 61, или же курительный элемент может иметь иную форму, например, форму стержня. В каждом из этих вариантов реализации, однако, курительный элемент 6 содержит как нагревательный элемент, включающий в себя нагреваемый материал, так и курительный материал, находящийся в тепловом (предпочтительно, поверхностном) контакте с нагреваемым материалом.
В модификациях данного варианта реализации курительный элемент 6 может иметь много других форм. Например, курительный элемент 6 может содержать нагревательный элемент в форме блока "металлической ваты" или тонкой стальной стружки, окружающей сердечник из курительного материала. Как вариант, нагревательный элемент курительного элемента 6 может быть выполнен в форме поропласта с открытыми порами, или может быть осажден на курительный материал или другой носитель посредством осаждения из газовой фазы. Альтернативно, курительный элемент 6 может содержать один или несколько сферических нагревательных элементов из нагреваемого материала, которые могут быть полыми, и данные сферические нагревательные элементы могут быть покрыты курительным материалом. Альтернативно, курительный элемент 6 может содержать множество волокон нагревательного элемента из нагреваемого материала, которые могут быть размещены с разной плотностью в разных местах курительного элемента 6. Нагревательный элемент курительного элемента 6 может включать в себя одну или несколько неровностей поверхности или выпуклостей, служащих для уменьшения неравномерного нагревания, или может быть выполнен в форме аксиально-коротких цилиндров. Вместо этого, курительный элемент 6 может содержать ферритные частицы, диспергированные в курительном материале, чтобы они действовали как множество нагревательных элементов. В других возможных вариантах реализации курительный элемент может быть выполнен в форме ламинированной таблетки, первый слой ламинирующего покрытия которой содержит курительный материал, а второй слой – нагревательный элемент из нагреваемого материала. Может быть выполнено отверстие, проходящее сквозь курительный элемент перпендикулярно вышеупомянутым слоям, служащее для прохождения сквозь него аэрозоля, генерируемого в курительном элементе во время работы. В некоторых вариантах реализации нагревательный элемент может быть сформирован с помощью одной или нескольких производственных технологий, обеспечивающих возможность создания большей площади поверхности, например, между курительным материалом и нагреваемым материалом. Такие технологии включают в себя, но не ограничиваются, технологии послойного синтеза (3D-печать) и литья, например, литья по выплавляемым моделям
В каждом из устройств 400, 500, 600 систем, показанных на фиг. 11-13, магнитный генератор предназначен для создания множества изменяющихся магнитных полей, которые проходят сквозь нагревательный элемент 61, 130 во время работы таким образом, что напряженность суммарного магнитного поля является разной в разных местах нагревательного элемента 61, 130.
Более конкретно, в каждом из вариантов реализации, показанных на фиг. 11-13, магнитный генератор 112 содержит первую обмотку 114 для генерирования первого изменяющегося магнитного поля и вторую обмотку для генерирования второго изменяющегося магнитного поля, причем во время работы второе изменяющееся магнитное поле перекрывает первое изменяющееся магнитное поле. В этих вариантах реализации второе изменяющееся магнитное поле перекрывает первое изменяющееся магнитное поле во время работы лишь частично. Устройство 116 электрически подсоединено между источником электроэнергии 113 и второй обмоткой 115, чтобы устройство 116 могло пропускать изменяющийся электрический ток по второй обмотке 115.
Каждая из первой и второй обмоток 114, 115 является винтовой обмоткой, но в других вариантах реализации одна или каждая из обмоток 114, 115 может иметь иную форму. Кроме того, каждая из первой и второй винтовых обмоток проходит вдоль соответствующей оси, и оси первой и второй обмоток 114, 115 в каждом варианте совпадают. Таким образом, две винтовые обмотки 114, 115 расположены соосно. Однако в других вариантах реализации оси двух винтовых обмоток 114, 115 могут быть расположены параллельно или под углом друг к другу.
В каждом из этих вариантов реализации вторая обмотка 115 расположена вокруг первой обмотки 114. Иными словами, радиус второй обмотки 115 больше радиуса первой обмотки 114. Кроме того, в каждом из этих вариантов реализации вторая обмотка 115 расположена вокруг не всей первой обмотки 114, а лишь вокруг её части. В каждом из этих вариантов реализации вышеупомянутая часть составляет менее половины длины первой обмотки 114.
В некоторых вариантах реализации контроллер 117 производит управление устройством 116 таким образом, чтобы устройство 116 пропускало соответствующие изменяющиеся токи через обмотки 114, 115 одновременно, и чтобы напряженность магнитного поля, генерируемого первой и второй обмотками 114, 115, на первой части нагревательного элемента 61, 130, была больше, чем на второй части нагревательного элемента 61, 130. Во время работы это будет приводить к испарению по меньшей мере одного компонента курительного материала 45, 55, 65 рядом с первой частью нагревательного элемента 61, 130 и образованию в ней аэрозоля до начала испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала 45, 55, 65 рядом со второй частью нагревательного элемента 61, 130 и образования в ней аэрозоля. Таким образом, происходит последовательный по времени нагрев курительного материала 45, 55, 65 курительного элемента 4, 5, 6.
В рассмотренных вариантах реализации участком первой обмотки 114, вокруг которого расположена вторая обмотка 115, является участок, расположенный ближе к каналу 122 устройства. Это помогает обеспечить формирование аэрозоля и его сравнительно быстрый выход из устройства 4, 5, 6 в месте, расположенном относительно близко к каналу 122, чтобы пользователь мог им затянуться, одновременно обеспечивая зависящий от времени выпуск аэрозоля, таким образом, что формирование и выпуск аэрозоля продолжаются даже после того, как курительный материал 45, 55, 65 рядом с первой частью нагревательного элемента 61, 130 закончил генерирование аэрозоля. Такое прекращение генерирования аэрозоля может происходить в случае заканчивания испаряемых компонентов в курительном материале 45, 55, 55.
В некоторых вариантах реализации устройство может содержать две обмотки 114, 115, расположенные относительно друг друга, как это показано на фиг. 11-13, и кроме того, нагревательный элемент может содержать геометрическое ограничение, такое как одно из геометрических ограничений, описанных выше при рассмотрении фиг. 1-6. Нагревательный элемент может быть частью устройства или курительного элемента, предназначенного для использования вместе с устройством.
В некоторых вариантах реализации устройство может содержать детектор затяжки (не показан), предназначенный для определения момента выполнения затяжки пользователем, т.е. момента, когда он втягивает в себя воздух через устройство по каналу 122, и передачи на контроллер 117 сигнала, сообщающего об обнаружении выполнения затяжки пользователем. В некоторых таких вариантах реализации контроллер 117 может производить управление устройством 116 таким образом, чтобы устройство 116 направляло соответствующие изменяющиеся токи на каждую из обмоток 114, 115 в соответствующий момент времени в зависимости от сигнала, полученного от детектора затяжки. Например, контроллер 117 может осуществлять управление устройством 116 таким образом, чтобы устройство 116 изменяло последовательность посылания тока на обмотки 114, 115 в зависимости от количества обнаруженных затяжек, выполненных пользователем. Такой режим работы также может быть использован для обеспечения последовательного нагрева. В некоторых вариантах реализации охлаждение нагревательного элемента или курительного материала во время работы может привести к тому, что температура нагревательного элемента упадет ниже его точки Кюри. Контроллер 117 может быть выполнен с возможностью определения факта выполнения затяжки пользователем через устройство на основании этого обнаруженного падения температуры.
Участок первой обмотки 114 с относительно небольшой площадью поперечного сечения может создавать магнитное поле с более высокой напряженностью, чем участок первой обмотки 114 с относительно большой площадью поперечного сечения. Таким образом, в некоторых вариантах реализации первая обмотка 114 может иметь площадь поперечного сечения, изменяющуюся по её осевой длине, чтобы создавать магнитное поле более высокой напряженности в первой части нагревательного элемента 61, 130, чем во второй части нагревательного элемента 61, 130. Площадь поперечного сечения обмотки 114 может сужаться от большой к малой по длине обмотки 114 в осевом направлении. В некоторых таких вариантах реализации вторая обмотка 115 может отсутствовать, и магнитный генератор 112 может служить для генерирования только одного изменяющегося магнитного поля, проходящего сквозь нагревательный элемент 61, 130 во время работы.
В некоторых вариантах реализации курительный элемент 1, 2, 3, 4, 5, 6 может содержать губный датчик (не показан), служащий для обнаружения контакта с губами пользователя. Губный датчик может представлять собой, например, пьезоэлектрическое устройство, датчик давления или датчик, устроенный таким образом, что его электропроводность, когда губы пользователя вступают в контакт с губным датчиком, отличается от электропроводности, когда его губы не контактируют с губным датчиком. Губный датчик может коммуникативно соединяться с контроллером 117, когда курительный элемент 1, 2, 3, 4, 5, 6 находится в зоне нагрева 111, так что контроллер 117 может выполнять действие на основании сигнала, получаемого от губного датчика.
В каждом из вышеописанных вариантов реализации нагревательный элемент 10, 20, 30 содержит только одно геометрическое ограничение. В других вариантах реализации нагревательный элемент может содержать несколько геометрических ограничений, которые могут отличаться друг от друга. Например, толщина нагревательного элемента в одном из ограничений может отличаться от толщины нагревательного элемента в другом ограничении. В некоторых таких вариантах реализации во время работы первое из геометрических ограничений (например, ограничение с наименьшей толщиной) может первым достигать точки Кюри нагреваемого материала нагревательного элемента, и второе из ограничений (например, ограничение с большей толщиной, чем на первом ограничении) может достигать точки Кюри после первого ограничения. Такая конфигурация может быть использована для обеспечения последовательного нагрева курительного материала по времени аналогично тому, как было описано выше.
В некоторых вариантах реализации устройство 100, 200, 300, 400, 500, 600 продается, поставляется или каким-либо иным способом предоставляется отдельно от курительного элемента 1, 2, 3, 4, 5, 6, вместе с которым устройство 100, 200, 300, 400, 500, 600 используется. Однако в некоторых вариантах реализации устройство 100, 200, 300, 400, 500, 600 и один или несколько курительных элементов 1, 2, 3, 4, 5, 6 могут поставляться совместно в виде системы, например, в виде комплекта или блока, возможно, с дополнительными компонентами, такими как аксессуары для очистки.
В каждом из вышеописанных вариантов реализации курительный элемент 1, 2, 3, 4, 5, 6 является расходным курительным элементом. Когда все или практически все испаряемые компоненты/компонент курительного материала 25, 35, 45, 50, 55, 65 в курительном элементе 1, 2, 3, 4, 5, 6 будет/будут израсходован(ы), пользователь может извлечь курительный элемент 1, 2, 3, 4, 5, 6 из устройства 100, 200, 300, 400, 500, 600 и удалить его. Впоследствии пользователь может повторно воспользоваться устройством 100, 200, 300, 400, 500, 600, используя для этого другой курительный элемент 1, 2, 3, 4, 5, 6. Однако в других соответствующих вариантах реализации курительный элемент может быть не расходным, и в таких случаях после израсходования испаряемого компонента/компонентов курительного материала устройство и курительный элемент можно выбрасывать.
В каждом из вышеописанных вариантов реализации в качестве нагреваемого материала используется сталь. Однако в других вариантах реализации в качестве нагреваемого материала может использоваться один или несколько материалов, выбираемых из группы, включающей в себя: электропроводный материал, магнитный материал и магнито-электропроводный материал. В некоторых вариантах реализации в качестве нагреваемого материала могут использоваться металлы или сплавы металлов. В некоторых вариантах реализации в качестве нагреваемого материала может использоваться один или несколько материалов, выбираемых из группы, в состав которой входят: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводный углерод, графит, нелегированная углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза. Для устройств, в которых используются относительно низкие температуры нагрева, может быть выгодно использовать нагреваемый материал с более низкой точкой Кюри, такой как сплав, содержащий или состоящий из железа и никеля. Примерами таких сплавов и их соответствующих точек Кюри являются 30%Ni-70%Fe (100°C), 36%Ni-64%Fe (279°C) и 42%Ni-58%Fe (325°C). В других вариантах реализации могут использоваться и другой/другие нагреваемый материал/материалы. В некоторых вариантах реализации нагревательный элемент может содержать более одного материала, т.е. несколько материалов, выполненных в виде ламината или композиционного материала. Материалы ламината или композиционного материала могут быть выбраны таким образом, чтобы оптимизировать контроль температуры во время работы. Каждый из материалов ламината или композиционного материала, например, может выбираться из перечня материалов, приведенного выше в данном абзаце. Было обнаружено, что при использовании в качестве нагреваемого материала магнито-электропроводного материала магнитное взаимодействие между магнито-электропроводным материалом и электромагнитом устройства может быть усилено. Помимо потенциальной возможности обеспечения магнитогистерезисного нагрева, это может увеличивать, то есть улучшать джоулев нагрев нагревательного материала, и, следовательно, увеличивать, то есть улучшать нагрев курительного материала.
Нагреваемый материал может иметь глубину проникновения поля, которая представляет собой внешнюю зону, в которой возникает большинство индуцированных электрических токов и/или происходит большинство индуцированных переориентаций магнитных диполей. Путем применения нагреваемого материала сравнительно малой толщины можно добиться, что заданным изменяющимся магнитным полем будет нагреваться большая часть нагреваемого материала, по сравнению с нагреваемым материалом, обладающим глубиной или толщиной, относительно большей по сравнению с другими размерами нагреваемого материала. Таким образом, можно достичь более эффективного использования материала, что, в свою очередь, обеспечивает сокращение затрат.
В каждом из вышеописанных вариантов реализации курительный материал содержит табак. Однако в возможных модификациях этих вариантов реализации курительный материал может состоять из табака, состоять практически полностью из табака, может содержать табак и курительный материал, отличающийся от табака, может представлять собой курительный материал, отличающийся от табака, или может не содержать табака. В некоторых вариантах реализации курительный материал является нетабачным материалом, содержащим никотин. В некоторых вариантах реализации курительный материал может содержать парообразующий или аэрозолеобразующий агент или увлажняющее вещество, такое как глицерин, пропиленгликоль, триацетин или диэтиленгиколь.
В целях решения различных существующих проблем и повышения уровня техники в настоящей заявке в качестве примеров рассматриваются различные возможные варианты реализации настоящего изобретения, которые обеспечивают усовершенствованные нагревательные элементы для использования совместно с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, усовершенствованные курительные элементы для использования совместно с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, усовершенствованное устройство нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала и усовершенствованные системы, включающие в себя такой курительный элемент и такое устройство. Преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения характерны только для рассмотренных вариантов реализации и не являются исчерпывающими и/или эксклюзивными. Они рассмотрены только с целью облегчения понимания и демонстрации заявленных и другим образом рассматриваемых отличительных признаков. Следует иметь в виду, что преимущества, варианты реализации, примеры, функции, отличительные признаки, конструкции и/или другие аспекты настоящего изобретения никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения, который определяется пунктами нижеприведенной формулы изобретения или ограничениями на эквиваленты данных пунктов, и что могут использоваться другие варианты реализации, и могут производиться модификации без выхода за границы объема притязаний формулы и характера изобретения. Различные варианты реализации могут соответствующим образом содержать, состоять или состоять в целом из различных комбинаций раскрываемых элементов, компонентов, отличительных признаков, деталей, операций, средств, и т.д. Данное раскрытие может включать в себя другие изобретения, не заявляемые в настоящее время, но которые могут быть заявлены в будущем.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2737382C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2752679C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2737356C2 |
| КАРТРИДЖ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ НАГРЕВА КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2016 |
|
RU2687698C1 |
| КАРТРИДЖ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ НАГРЕВА КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2016 |
|
RU2807309C2 |
| ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ АЭРОЗОЛЬОБРАЗУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА | 2018 |
|
RU2756907C1 |
| АЭРОЗОЛЬ-ГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ | 2020 |
|
RU2822191C2 |
| АЭРОЗОЛЬГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И АЭРОЗОЛЬГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА | 2020 |
|
RU2814963C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2738625C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ КУРИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2797377C2 |
Изобретение относится к курительным элементам для использования совместно с устройством для нагревания курительного материала. Техническим результатом является быстрое повышение температуры и более равномерное распределение тепла. Настоящим изобретением раскрывается нагревательный элемент (10, 20, 30) для использования совместно с устройством нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала. Нагревательный элемент (10, 20, 30) выполнен из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля. Нагревательный элемент (10, 20, 30) имеет первый размер (L) и второй размер (T), проходящий в направлении, перпендикулярном направлению прохождения первого размера (L). Первый размер (L) проходит от первого участка (11) нагревательного элемента (10, 20, 30) до второго участка (12) нагревательного элемента (10, 20, 30). Второй размер (T3) промежуточной секции (14) нагревательного элемента (10, 20, 30), расположенной на удалении от первого и второго участков (11, 12), меньше второго размера (T1, T2) каждой из первой и второй секций (16, 17), расположенных между промежуточной секцией (14) и соответствующим первым и вторым участками (11, 12). 7 н. и 27 з.п. ф-лы, 13 ил.
1. Нагревательный элемент для использования с устройством для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, при этом нагревательный элемент выполнен из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля, и имеет первый размер и второй размер, проходящий в направлении, перпендикулярном направлению первого размера, причем первый размер является расстоянием от первого участка нагревательного элемента до второго участка нагревательного элемента и второй размер на промежуточной секции нагревательного элемента, расположенной между первым и вторым участками, меньше второго размера на каждой из первой и второй секций, расположенных между промежуточной секцией и соответствующим первым или вторым участком.
2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что весь нагревательный элемент выполнен из однородного или практически однородного нагреваемого материала.
3. Элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что указанный нагревательный элемент выполнен в виде цельной детали.
4. Элемент по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что второй размер на промежуточной секции меньше половины второго размера на одной или каждой из первой и второй секций.
5. Элемент по п. 4, отличающийся тем, что второй размер на промежуточной секции меньше одной четверти второго размера на одной или каждой из первой и второй секций.
6. Элемент по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что промежуточная секция расположена посередине между первым и вторым участками.
7. Элемент по любому из пп. 1-6, содержащий по меньшей мере один клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции к одной из первой и второй секций.
8. Элемент по п. 7, отличающийся тем, что по меньшей мере один клиновидный участок содержит первый клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции в направлении к первой секции, и второй клиновидный участок, на котором второй размер увеличивается при удалении от промежуточной секции в направлении ко второй секции.
9. Элемент по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что нагревательный элемент является плоским или практически плоским.
10. Элемент по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что первый размер является длиной нагревательного элемента, второй размер представляет собой толщину нагревательного элемента, первый участок представляет собой первую торцовую поверхность нагревательного элемента и второй участок является противоположной второй торцовой поверхностью нагревательного элемента.
11. Элемент по п. 10, отличающийся тем, что указанный нагревательный элемент имеет глубину, которая перпендикулярна направлениям прохождения длины и толщины, и её величина меньше величины как длины, так и толщины.
12. Элемент по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что указанный нагревательный элемент является трубчатым нагревательным элементом.
13. Элемент по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что нагреваемый материал содержит один или несколько материалов, выбираемых из группы, в которую входят электропроводный материал, магнитный материал и магнито-электропроводный материал.
14. Элемент по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что нагреваемый материал представляет собой металл или металлический сплав.
15. Элемент по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что нагреваемый материал включает в себя один или несколько материалов, выбираемых из группы, в состав которой входят: алюминий, золото, железо, никель, кобальт, электропроводный углерод, графит, нелегированная углеродистая сталь, нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, медь и бронза.
16. Курительный элемент, предназначенный для использования совместно с устройством нагревания курительного материала для испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащий нагревательный элемент по любому из пп. 1-15 и курительный материал, находящийся в тепловом контакте с нагревательным элементом.
17. Элемент по п. 16, отличающийся тем, что курительный материал находится в поверхностном контакте с нагревательным элементом.
18. Элемент по п. 16 или 17, отличающийся тем, что точка Кюри нагреваемого материала ниже температуры горения курительного материала.
19. Элемент по любому из пп. 16-18, отличающийся тем, что курительный материал содержит табак и/или одно или несколько увлажняющих веществ.
20. Система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащая:
курительный элемент по любому из пп. 16-19; и
устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее зону нагрева, предназначенную для вставки в неё курительного элемента, и устройство для нагрева нагревательного элемента курительного элемента, когда курительный элемент находится в зоне нагрева.
21. Система по п. 20, в которой устройство содержит магнитный генератор для генерирования изменяющегося магнитного поля, проходящего сквозь нагревательный элемент курительного элемента, когда курительный элемент находится в зоне нагрева.
22. Система по п. 21, в которой устройство содержит детектор для обнаружения электрического тока в магнитном генераторе, и контроллер, служащий для управления работой магнитного генератора в соответствии с изменениями электрического тока, обнаруженными детектором.
23. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее:
зону нагрева для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал;
нагревательный элемент по любому из пп. 1-15 для нагревания зоны нагрева; и
устройство для нагрева нагревательного элемента.
24. Устройство по п. 23, содержащее магнитный генератор для генерирования изменяющегося магнитного поля, чтобы во время работы оно проходило сквозь нагревательный элемент.
25. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее:
зону нагрева для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал;
нагревательный элемент, выполненный из нагреваемого материала, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля для нагревания зоны нагрева, и
магнитный генератор для генерирования одного или нескольких изменяющихся магнитных полей, проходящих сквозь нагревательный элемент во время работы таким образом, что напряженность магнитного поля или суммарная напряженность магнитных полей является разной в разных местах нагревательного элемента.
26. Устройство по любому из пп. 23-25, отличающееся тем, что нагревательный элемент выступает в зону нагрева.
27. Устройство по любому из пп. 23-25, отличающееся тем, что нагревательный элемент по меньшей мере частично расположен вокруг зоны нагрева.
28. Устройство для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащее:
зону нагрева, предназначенную для ввода в неё курительного элемента, содержащего курительный материал и нагреваемый материал, который может нагреваться при прохождении сквозь него изменяющегося магнитного поля для нагревания курительного материала; и
магнитный генератор для генерирования одного или нескольких изменяющихся магнитных полей, проходящих сквозь зону нагрева во время работы таким образом, что напряженность магнитного поля или суммарная напряженность магнитных полей является разной в разных местах зоны нагрева.
29. Устройство по любому из пп. 24-28, отличающееся тем, что магнитный генератор содержит первую обмотку, служащую для генерирования первого из одного или нескольких изменяющихся магнитных полей, и вторую обмотку, служащую для генерирования второго из одного или нескольких изменяющихся магнитных полей, в котором второе изменяющееся магнитное поле перекрывает первое изменяющееся магнитное поле.
30. Устройство по п. 29, в котором первая обмотка является первой винтовой обмоткой, а вторая обмотка является второй винтовой обмоткой.
31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что первая винтовая обмотка проходит вдоль первой оси и вторая винтовая обмотка проходит вдоль второй оси, которая совпадает с первой осью.
32. Устройство по любому из пп. 29-31, отличающееся тем, что вторая обмотка расположена вокруг лишь части первой обмотки.
33. Устройство по любому из пп. 24-32, содержащее детектор для обнаружения электрического тока в магнитном генераторе и контроллер, служащий для управления работой магнитного генератора в соответствии с изменениями электрического тока, обнаруженными детектором.
34. Система для нагревания курительного материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента курительного материала, содержащая:
устройство по любому из пп. 23-33; и
курительный элемент, устанавливаемый в зоне нагрева устройства.
| WO 2017001819 A1, 05.01.2017 | |||
| WO 2016124550 A1, 11.08.2016 | |||
| US 2015320116 A1, 12.11.2015 | |||
| US 2016150825 A1, 02.06.2016 | |||
| CN 105394816 A, 16.03.2016 | |||
| RU 2015100878 A, 10.09.2016. |
