Настоящее изобретение относится к устройству, генерирующему аэрозоль, содержащему токоприемник (сусцептор), который вставляют в субстрат (материал), генерирующий аэрозоль, расходного материала для внутреннего нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля.
Электронные устройства, генерирующие аэрозоль, обычно выполнены с возможностью размещения в них расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. После использования расходного материала или израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, расходный материал может быть извлечен из устройства и заменен новым расходным материалом. Расходные материалы могут представлять собой, например, нагреваемые табачные палочки, содержащие обертки, которые окружают табачный стержень, картриджи, содержащие жидкий источник никотина, или картриджи, содержащие сухой порошковый никотин.
Независимо от типа расходного материала или устройства, генерирующего аэрозоль, субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть нагрет для высвобождения летучих ароматических соединений без сжигания субстрата, генерирующего аэрозоль. Высвобождаемые летучие соединения затем могут быть переданы пользователю в составе аэрозоля. Во время использования летучие соединения высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, в результате передачи тепла от источника тепла и захватываются в воздух, втягиваемый через устройство, генерирующее аэрозоль. По мере охлаждения высвобождаемых соединений, они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем.
В ряде документов, относящихся к известному уровню техники, раскрыты устройства, генерирующие аэрозоль, для употребления нагреваемых субстратов, генерирующих аэрозоль. Такие устройства включают, например, электрически нагреваемые устройства, генерирующие аэрозоль, в которых аэрозоль генерируется в результате передачи тепла от одного или более электрических нагревательных элементов устройства, генерирующего аэрозоль, на субстрат, генерирующий аэрозоль, размещаемый в изделии, генерирующем аэрозоль. Одно преимущество таких электрических курительных систем состоит в том, что они могут значительно уменьшать дым побочного потока и могут обеспечивать возможность для пользователя выборочно приостанавливать и возобновлять использование устройства и субстрата.
Пример устройства, генерирующего аэрозоль, содержащего индукционный нагревательный элемент, раскрыт в публикации заявки на патент США № US2017/0055580. Индукционный нагревательный элемент прикреплен к корпусу устройства, генерирующего аэрозоль, и окружен генератором магнитного поля, содержащим катушки. Дополнительно, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит датчик температуры для определения температуры зоны нагрева вблизи субстрата, генерирующего аэрозоль. Например, датчик температуры может выполнять оптическое измерение температуры и отправлять сигнал на контроллер таким образом, чтобы ток через катушки можно было регулировать для достижения требуемой температуры.
Добавление датчика температуры в качестве отдельного компонента, который выполняет измерения температуры и отправляет сигналы на контроллер, усложняет устройство. Может быть желательно управлять рабочей температурой без необходимости в дополнительном датчике температуры и связанных компонентах.
Пример субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащего внутренний нагревательный элемент с управлением температурой, раскрыт в публикации заявки на патент PCT № WO 2015/177294. Внутренний нагревательный элемент вставлен в субстрат, генерирующий аэрозоль, таким образом, чтобы внутренний нагревательный элемент находился в непосредственном контакте с субстратом, генерирующим аэрозоль. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может окружать внутренний нагревательный элемент. Непосредственный контакт между внутренним нагревательным элементом устройства, генерирующего аэрозоль, и субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, может обеспечить эффективное средство для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, для образования вдыхаемого аэрозоля.
Таким образом, известны или уже описаны системы подачи аэрозоля, которые содержат субстрат, образующий аэрозоль, и индукционное нагревательное устройство. Индукционное нагревательное устройство содержит индукционный источник, который создает переменное электромагнитное поле, которое вызывает вихревой ток и/или потери на гистерезис, генерирующие тепло, в материале токоприемника (сусцептора). Материал токоприемника (сусцептор) находится в тепловой близости с субстратом, генерирующим аэрозоль. Нагретый материал токоприемника (сусцептора), в свою очередь, нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, который содержит материал, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль.
Индукционный нагрев субстрата, образующего аэрозоль, с использованием токоприемника (сусцептора) может представлять собой вид «бесконтактного нагрева». Например, индукционные нагревательные элементы (также называемые токоприемниками (сусцепторами) по всему данному описанию) обычно расположены внутри расходного материала в контакте с субстратом, генерирующим аэрозоль. Поскольку индукционный нагревательный элемент не нуждается в электрическом соединении с источником питания, индукционный нагревательный элемент может быть окружен субстратом, генерирующим аэрозоль, расходного материала без непосредственного соединения с устройством. В результате этого расходный материал может быть изготовлен таким образом, чтобы он содержал в себе индукционный нагревательный элемент. Однако включение индукционного нагревательного элемента в каждый расходный материал может привести к более сложному и дорогостоящему изготовлению и может привести к дополнительным отходам, поскольку индукционный нагревательный элемент будет утилизирован вместе с расходным материалом после каждого использования.
В случаях, когда токоприемник (сусцептор) включен в расходный материал, отсутствуют непосредственные средства измерения температуры внутри самого субстрата, образующего аэрозоль, расходного материала, поскольку отсутствует контакт между устройством и внутренней частью расходного материала, в котором расположен субстрат, образующий аэрозоль. В таких случаях рабочей температурой можно управлять путем выбора материала токоприемника (сусцептора), имеющего конкретную температуру Кюри.
В качестве альтернативы, индукционный нагревательный элемент может быть несъемным образом прикреплен к устройству, генерирующему аэрозоль (например, как описано в документе US 2017/0055580). В некоторых примерах прикрепленный несъемным образом индукционный нагревательный элемент может содержать нагревательную пластинку, выполненную с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, при вставке расходного материала в устройство, генерирующее аэрозоль. К сожалению, нагревательные пластинки могут быть хрупкими и могут ломаться или повреждаться во время множества циклов вставки и извлечения расходных материалов из устройства, генерирующего аэрозоль. Кроме того, нагревательная пластинка может загрязняться с течением времени, например, части расходного материала могут прилипать к пластинке, что требует ручной очистки пластинки. Ручная очистка нагревательной пластинки может быть утомительной или может привести к повреждению хрупких пластинок.
Одной целью настоящего изобретения является изготовление устройства, генерирующего аэрозоль, которое содержит нагревательный элемент, который может быть вставлен в субстрат, генерирующий аэрозоль, расходного материала, когда расходный материал вставлен в устройство, и которое может управлять температурой нагревательного элемента без применения отдельного датчика температуры. Другой целью настоящего изобретения является изготовление устройства, генерирующего аэрозоль, к которому может быть прикреплен и из которого может быть извлечен нагревательный компонент (например, содержащий нагревательную пластинку) без повреждения нагревательного компонента или устройства. Другие цели настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники после прочтения и понимания настоящего раскрытия, которое включает формулу изобретения, следующую далее, и сопутствующие графические материалы.
В одном аспекте настоящего изобретения электронное устройство, генерирующее аэрозоль, для размещения расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать корпус, нагревательный компонент, индуктор, блок питания и управляющую электронику. Корпус проходит между первым концом и вторым концом вдоль продольной оси. Корпус образует полость вблизи второго конца для размещения расходного материала. Нагревательный компонент может быть выполнен с возможностью разъемного прикрепления в полости корпуса. Нагревательный компонент содержит удлиненный нагревательный элемент, проходящий вдоль продольной оси, когда нагревательный компонент прикреплен к корпусу. Нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, когда расходный материал по меньшей мере частично вставлен в полость. В предпочтительном варианте осуществления удлиненный нагревательный элемент имеет форму пластинки.
В некоторых аспектах электронное устройство содержит первую часть и вторую часть. Первая и вторая части выполнены с возможностью разъемного прикрепления друг к другу. Первая часть содержит индуктор (например, для генерирования переменного магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает вихревые токи и/или потери на гистерезис в нагревательном элементе) и часть корпуса, образующую полость, и вторая часть содержит нагревательный компонент. Блок питания и управляющая электроника могут быть расположены в любой из первой или второй частей.
В одном аспекте настоящего изобретения нагревательная пластинка содержит первый материал и второй материал, причем первый материал расположен в непосредственном физическом контакте со вторым материалом. Первый материал предпочтительно имеет температуру Кюри менее 500°C. Второй материал предпочтительно используется главным образом для нагрева нагревательного элемента, когда нагревательный элемент размещен во флуктуационном электромагнитном поле. Может использоваться любой подходящий материал. Первый материал предпочтительно используется главным образом для указания на то, что нагревательный элемент достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри первого материала. Температура Кюри первого материала может использоваться для регулирования температуры всего нагревательного элемента во время работы. Таким образом, температура Кюри первого материала предпочтительно ниже точки воспламенения субстрата, генерирующего аэрозоль, для обеспечения возможности генерирования аэрозоля из субстрата без сжигания субстрата.
Один или более аспектов электронных устройств, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению обеспечивают одно или более преимуществ перед доступными в настоящее время электронными устройствами, генерирующими аэрозоль. Например, одно преимущество некоторых аспектов настоящего изобретения относится к сниженной сложности управления температурой. Нагревательный элемент может содержать материалы, которые позволяют устройству отслеживать температуру нагревательного элемента, так что отдельный датчик температуры не нужен. Такое управление температурой нагревательного элемента уменьшает размер, стоимость и сложность устройства по сравнению с устройствами, содержащими отдельный датчик температуры и связанные компоненты.
В качестве дополнительного примера и согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, нагревательные элементы могут быть легко извлечены и повторно прикреплены или заменены для облегчения или исключения очистки элементов. Кроме того, пластинки могут быть заменены при повреждении. Соответственно, и в отличие от устройств, генерирующих аэрозоль, которые содержат несъемным образом прикрепленные нагревательные элементы, устройства согласно настоящему изобретению могут продолжать использоваться, а не выбрасываются, когда нагревательный элемент ломается. Кроме того, прикрепление индукционного нагревательного элемента к устройству, генерирующему аэрозоль, позволяет использовать индукционный нагревательный элемент с несколькими расходными материалами, в отличие от случая, когда индукционные нагревательные элементы включены в расходный материал. Кроме того, сложность и стоимость изготовления расходного материала могут быть уменьшены, если индукционный нагревательный элемент не включен в расходный материал.
Настоящее изобретение может быть применимо к любому подходящему электронному устройству, генерирующему аэрозоль. В контексте настоящего документа «электронное устройство» представляет собой устройство, которое имеет один или более электрических компонентов. По меньшей мере некоторые из одного или более электрических компонентов управляют генерированием или доставкой аэрозоля от субстрата, генерирующего аэрозоль, пользователю. Электрические компоненты могут включать нагревательный элемент нагревательного компонента, который может содержать, например, один или более индукционных элементов. Электрические компоненты также могут управлять нагревом удлиненного нагревательного элемента. Предпочтительно управляющая электроника управляет нагревом нагревательного элемента таким образом, чтобы нагревательный элемент нагревал субстрат, генерирующий аэрозоль, до степени, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, но не допуская горения субстрата.
Управляющая электроника может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер и запоминающее устройство. Контроллер может содержать одно или более из машины состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифрового процессора сигналов, вентильной матрицы, микропроцессора или эквивалентной дискретной или интегрированной логической схемы. Управляющая электроника может содержать запоминающее устройство, которое хранит команды, инициирующие выполнение одним или более компонентами управляющей электроники функции или аспекта управляющей электроники. Функции, свойственные управляющей электронике, в настоящем изобретении могут быть осуществлены как одно или более из программного обеспечения, программно–аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.
С устройствами, генерирующими аэрозоль, согласно настоящему изобретению может использоваться любой подходящий расходный материал, содержащий субстрат, генерирующий аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения высвобождаются путем нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, является твердым.
В предпочтительных вариантах осуществления расходный материал содержит субстрат, генерирующий аэрозоль, собранный внутри обертки в форме стержня, имеющего мундштучный конец и дальний конец, расположенный раньше по ходу потока относительно мундштучного конца. Субстрат, генерирующий аэрозоль, расположен на дальнем конце стержня или возле него.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин. Субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий никотин, может содержать матрицу из никотиновой соли.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит табак. Табакосодержащий материал содержит летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, при нагреве.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован путем агломерации частиц табака. При наличии, гомогенизированный табачный материал может характеризоваться содержанием вещества для образования аэрозоля в количестве, равном или превышающем 5% в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от более чем 5% до 30% в пересчете на сухой вес.
В качестве альтернативы или дополнительно, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или более из: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре устройства, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно–, ди– или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит приблизительно 40% воды по весу или менее, как, например, приблизительно 30% или менее, приблизительно 25% или менее или приблизительно 20% или менее. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать от 5% до приблизительно 30% воды по весу.
Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, находится в твердой форме, а не в жидкой форме. Предпочтительно твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, сохраняет свою форму. Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может иметь рассыпную форму или может быть предусмотрен в подходящем расходном материале, таком как тара или картридж.
Предпочтительно расходный материал выполнен в виде нагреваемой табачной палочки, в которой субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержащий табак, окружен бумажной оберткой. Примеры нагреваемых табачных палочек включают Marlboro IQOS HeatSticks (известные на некоторых рынках под торговым названием «HEATS»), которые могут быть использованы с нагревательными системами IQOS.
Расходный материал может содержать термостабильный носитель. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термостабильном носителе или встроен в него. В предпочтительном варианте осуществления носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность, или на его наружную поверхность, или как на его внутреннюю, так и на наружную поверхности. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. В качестве альтернативы, носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов.
Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые были включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
В одном варианте осуществления расходный материал содержит трубчатый субстрат, имеющий полость для размещения нагревательного элемента в форме пластинки. Таким образом, нагревательный элемент может проникать в субстрат, генерирующий аэрозоль.
Электронное устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению выполнено с возможностью размещения расходного материала и нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, расходного материала, когда расходный материал размещен в устройстве. Устройство может содержать корпус, который проходит между первым концом и вторым концом вдоль продольной оси. Второй конец корпуса образует полость, выполненную с возможностью по меньшей мере частично размещать расходный материал.
Электронное устройство, генерирующее аэрозоль, может также содержать нагревательный компонент, содержащий нагревательный элемент (например, пластинку), проходящий вдоль продольной оси в полости корпуса. Нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, расходного материала при размещении расходного материала в полости таким образом, чтобы нагревательный элемент мог нагревать субстрат, генерирующий аэрозоль, с образованием аэрозоля. Нагревательный элемент может проходить между концом основания и передним концом, образующим сужающуюся кромку. Сужающаяся кромка переднего конца нагревательного элемента может быть выполнена с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль. Нагревательный компонент может быть выполнен с возможностью разъемного прикрепления к устройству или может образовывать несъемную часть устройства.
В примерах, где нагревательный компонент выполнен с возможностью разъемного прикрепления к устройству, корпус может иметь приемную часть, выполненную с возможностью размещения в ней нагревательного компонента. Приемная часть может представлять собой любую подходящую часть или конструкцию корпуса, которая может вмещать в себе нагревательный компонент. Например, приемная часть может представлять собой углубление или отверстие в корпусе, которое может иметь размер и/или быть выполнено с возможностью размещения нагревательного компонента. Приемная часть может быть расположена в любом подходящем месте на корпусе. Например, приемная часть может быть расположена вблизи или рядом со вторым концом корпуса или первым концом корпуса.
В целях настоящего изобретения нагревательный компонент, который выполнен с возможностью разъемного прикрепления к корпусу, представляет собой нагревательный компонент, который может быть извлечен из корпуса и повторно прикреплен к корпусу без повреждения какой–либо части нагревательного компонента или корпуса. В некоторых аспектах настоящего изобретения второй нагревательный компонент (например, другой нагревательный компонент, который может быть заменяющим нагревательным компонентом) может быть прикреплен к корпусу после извлечения исходного нагревательного компонента из корпуса. В частности, нагревательный компонент может быть разъемно прикреплен внутри приемной части корпуса. Другими словами, нагревательный компонент может быть размещен в приемной части корпуса. В некоторых аспектах, как описано далее в настоящем документе, нагревательный компонент может быть выполнен с возможностью зацепления с приемной частью корпуса таким образом, чтобы перемещение нагревательного компонента относительно корпуса было по меньшей мере выборочно ограничено.
Нагревательный элемент содержит индукционный нагревательный элемент (также называемый токоприемником (сусцептором)), который может быть нагрет путем приложения переменного магнитного поля, которое может быть создано индукционной катушкой индуктора. Индукционный нагревательный элемент имеет способность преобразовывать энергию, передаваемую в виде магнитных волн, в тепло. Это связано с тем, что переменное магнитное поле вызывает вихревые токи и/или потери на гистерезис в нагревательном элементе, который, таким образом, будет нагреваться вследствие джоулева нагрева и/или потерь на гистерезис. Потери на гистерезис следует понимать как тепло, генерируемое при флуктуациях магнитных доменов, которые могут быть вызваны переменным магнитным полем. Токоприемник (сусцептор), нагретый таким образом, будет затем передавать тепло на субстрат, генерирующий аэрозоль, расходного материала (в основном за счет теплопроводности).
Предпочтительно индукционный нагревательный элемент не находится в непосредственном физическом контакте с управляющей электроникой, поскольку индукционная катушка вызывает тепло внутри индукционного нагревательного элемента без прямого электрического соединения с индукционным нагревательным элементом. Например, индукционная катушка может быть расположена вокруг индукционного нагревательного элемента (например, внутри полости корпуса, описанной ниже) и обеспечена высокочастотным переменным током (AC) для создания переменного магнитного поля. Хотя индукционный нагревательный элемент может не быть непосредственно соединен с управляющей электроникой, индукционная катушка может быть функционально соединена с управляющей электроникой. Поскольку индукционный нагревательный элемент не обязан физически контактировать с управляющей электроникой, нагревательный компонент, который содержит индукционный нагревательный элемент, может не нуждаться в обеспечении надежного электрического соединения между корпусом/управляющей электроникой и индукционным нагревательным элементом.
Нагревательный элемент может содержать первый материал и второй материал, причем первый материал расположен в непосредственном физическом контакте со вторым материалом. Первый материал предпочтительно имеет температуру Кюри менее 500°C. Второй материал предпочтительно используется главным образом для нагрева нагревательного элемента, когда нагревательный элемент размещен во флуктуационном электромагнитном поле. Может использоваться любой подходящий материал. Например, второй материал может представлять собой алюминий или может представлять собой черный металл, такой как нержавеющая сталь. Первый материал предпочтительно используется главным образом для указания на то, что нагревательный элемент достиг конкретной температуры, и эта температура представляет собой температуру Кюри первого материала. Температура Кюри первого материала может использоваться для регулирования температуры всего нагревательного элемента во время работы. Таким образом, температура Кюри первого материала предпочтительно ниже точки воспламенения субстрата, генерирующего аэрозоль. Подходящие материалы для первого материала могут включать никель и определенные никелевые сплавы.
Предпочтительно нагревательный компонент может содержать первый материал, имеющий первую температуру Кюри, и второй материал, имеющий вторую температуру Кюри, при этом первый материал расположен в непосредственном физическом контакте со вторым материалом. Первая температура Кюри предпочтительно ниже, чем вторая температура Кюри. В контексте настоящего документа термин «первая температура Кюри» относится к температуре Кюри первого материала.
Путем предоставления нагревательный элемент, имеющий по меньшей мере первый и второй материал, причем либо первый материал имеет температуру Кюри, а второй материал не имеет температуры Кюри, либо первый и второй материалы имеют первую и вторую температуры Кюри, отличные друг от друга, обеспечивается возможность разделения нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, и управления температурой нагрева. Тогда как второй материал может быть оптимизирован для потери тепла и, таким образом, эффективности нагрева, первый материал может быть оптимизирован для управления температурой. Первый материал не должен иметь никакой выраженной тепловой характеристики. Первый материал может быть выбран таким образом, чтобы иметь температуру Кюри или первую температуру Кюри, которая соответствует заданной максимальной необходимой температуре нагрева второго материала. Максимальная необходимая температура нагрева может быть определена для предотвращения перегрева или возгорания субстрата, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент, содержащий первый и второй материалы, имеет цельную конструкцию и может быть назван нагревательным элементом, состоящим из двух материалов, или нагревательным элементом, состоящим из нескольких материалов. Непосредственная близость первого и второго материалов может быть преимущественной в обеспечении точного управления температурой.
Второй материал предпочтительно является магнитным материалом, имеющим температуру Кюри выше 500°C. С точки зрения эффективности нагрева желательно, чтобы температура Кюри второго материала превышала любую максимальную температуру, до которой должен иметь возможность нагреваться нагревательный компонент. Первая температура Кюри может быть предпочтительно выбрана менее 500°C, менее 400°C, предпочтительно менее 380°C или менее 360°C. Предпочтительно, чтобы первый материал являлся магнитным материалом, выбранным таким образом, чтобы иметь первую температуру Кюри, которая по существу такая же, как и необходимая максимальная температура нагрева. Иначе говоря, предпочтительно, чтобы первая температура Кюри была приблизительно такой же, что и температура, до которой должен быть нагрет нагревательный элемент для генерирования аэрозоля из субстрата, генерирующего аэрозоль. Первая температура Кюри может находиться в диапазоне от 200°C до 500°C или от 250°C до 360°C.
В одном варианте осуществления первая температура Кюри первого материала выбрана таким образом, чтобы при нагреве до температуры, равной первой температуре Кюри, общая средняя температура субстрата, генерирующего аэрозоль, не превышала 240°C. Общая средняя температура субстрата, генерирующего аэрозоль, в данном случае определяется как арифметическое среднее ряда измерений температуры в центральных областях и в периферийных областях субстрата, генерирующего аэрозоль. Посредством предварительного определения максимального значения для общей средней температуры, субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть приспособлен к оптимальному производству аэрозоля.
Второй материал предпочтительно выбран для максимальной эффективности нагрева. Индукционный нагрев магнитного материала, расположенного во флуктуационном магнитном поле, происходит посредством комбинации резистивного нагрева, связанного с вихревыми токами, индуцированными в нагревательной пластинке, и тепла, генерируемого потерями на магнитный гистерезис. Предпочтительно второй материал является ферромагнитным металлом, имеющим температуру Кюри более 400°C или 500°C. Предпочтительно второй является железом, или железным сплавом, таким как сталь, или железоникелевым сплавом. Особенно предпочтительно, чтобы второй материал являлся нержавеющей сталью серии 400, такой как нержавеющая сталь марки 410, или нержавеющая сталь марки 420, или нержавеющая сталь марки 430.
Второй материал может в качестве альтернативы являться подходящим немагнитным материалом, таким как алюминий. В немагнитном материале индукционный нагрев происходит исключительно посредством резистивного нагрева, связанного с вихревыми токами.
Первый материал предпочтительно выбран таким образом, чтобы иметь обнаруживаемую температуру Кюри в необходимом диапазоне, например, конкретную температуру от 200°C до 500°C. Первый материал может также способствовать нагреву нагревательной пластинки, но данное свойство является менее важным, чем его температура Кюри. Предпочтительно первый материал является ферромагнитным металлом, таким как никель или никелевый сплав. Никель имеет температуру Кюри, составляющую приблизительно 354°C, которая может быть идеальной для управления температурой нагрева в изделии, генерирующем аэрозоль.
Первый и второй материалы находятся в непосредственном контакте, образуя цельный нагревательный элемент. Таким образом, при нагреве первый и второй материалы имеют одинаковую температуру. Второй материал, который может быть оптимизирован для нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, может иметь вторую температуру Кюри, которая превышает любую заданную максимальную температуру нагрева. После достижения нагревательным элементом первой температуры Кюри магнитные свойства первого материала меняются. При первой температуре Кюри происходит обратимое изменение первого материала из ферромагнитной фазы в парамагнитную фазу. Во время индукционного нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, данное изменение фазы первого материала может быть обнаружено без физического контакта с первым материалом. Обнаружение изменения фазы может обеспечить возможность управления нагревом субстрата, генерирующего аэрозоль. Например, при обнаружении изменения фазы, связанного с первой температурой Кюри, индукционный нагрев может быть автоматически остановлен. Таким образом, может быть предотвращен перегрев субстрата, генерирующего аэрозоль, даже несмотря на то, что второй материал, который главным образом отвечает за нагрев субстрата, генерирующего аэрозоль, не имеет температуры Кюри или имеет вторую температуру Кюри, которая выше максимальной необходимой температуры нагрева. После прекращения индукционного нагрева нагревательная пластинка охлаждается до тех пор, пока не достигнет температуры ниже первой температуры Кюри. На этом этапе первый материал снова восстанавливает свои ферромагнитные свойства. Данное изменение фазы может быть обнаружено без контакта с первым материалом, и затем индукционный нагрев может быть снова активирован. Таким образом, может осуществляться управление индукционным нагревом субстрата, генерирующего аэрозоль, посредством повторяющихся активации и деактивации индукционного нагревательного устройства. Данное управление температурой осуществляется бесконтактным способом. Помимо схемы и электроники, которые предпочтительно уже встроены в индукционное нагревательное устройство, отсутствует необходимость в каких–либо дополнительных схеме и электронике для управления температурой. Например, может не быть надобности в датчике температуры или каких–либо дополнительных компонентах измерения температуры.
Непосредственный контакт между первым материалом и вторым материалом может быть осуществлен любым подходящим образом. Например, первый материал может быть осажден, нанесен, нанесен в виде покрытия, нанесен посредством плакирования или приварен ко второму материалу. Предпочтительные способы включают электролитическое осаждение, гальваническое осаждение и нанесение посредством плакирования. Предпочтительно, чтобы первый материал присутствовал в качестве плотного слоя. Плотный слой имеет более высокую магнитную проницаемость, чем пористый слой, что облегчает обнаружение малых изменений температуры Кюри. Если второй материал оптимизирован для нагрева субстрата, предпочтительно, чтобы объем первого материала не превышал объем, необходимый для предоставления обнаруживаемой первой точки Кюри.
В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы второй материал имел форму продолговатой полоски, имеющей ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, и чтобы первый материал имел форму отдельных накладок, которые осаждены, нанесены или приварены ко второму материалу. Например, второй материал может являться продолговатой полоской из нержавеющей стали марки 430 или продолговатой полоской из алюминия, и первый материал может иметь форму накладок из никеля, имеющих толщину от 5 микрометров до 30 микрометров, нанесенных с интервалами вдоль продолговатой полоски второго материала. Накладки первого материала могут иметь ширину от 0,5 мм и толщину продолговатой полоски. Например, ширина может составлять от 1 мм до 4 мм или от 2 мм до 3 мм. Накладки первого материала могут иметь длину от 0,5 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 4 мм или от 2 мм до 3 мм.
В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы второй материал и первый материал были выполнены в многослойной конфигурации в форме продолговатой полоски, имеющей ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров. Предпочтительно толщина второго материала больше, чем толщина первого материала. Выполнение в многослойной конфигурации может быть осуществлено любыми подходящими средствами. Например, полоска второго материала может быть приварена или диффузионно соединена с полоской первого материала. В качестве альтернативы слой первого материала может быть нанесен или осажден на полоску второго материала.
В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы нагревательный компонент содержал продолговатую нагревательную пластинку, имеющую ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, при этом нагревательная пластинка содержит сердцевину из второго материала, инкапсулированного первым материалом. Таким образом, нагревательная пластинка может содержать полоску второго материала, которая была покрыта или облицована первым материалом. В качестве примера нагревательная пластинка может содержать полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющую длину 12 мм, ширину 4 мм и толщину от 10 микрометров до 50 микрометров, например, 25 микрометров. Нержавеющая сталь марки 430 может быть покрыта слоем никеля толщиной от 5 микрометров до 15 микрометров, например, 10 микрометров. Длина продолговатой нагревательной пластинки предпочтительно составляет от 8 мм до 15 мм, например, от 10 мм до 14 мм, например, приблизительно 12 мм или 13 мм.
Нагревательный элемент может содержать продолговатую полоску, имеющую ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров. Нагревательный элемент может содержать сердцевину из материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C, причем первый материал по меньшей мере частично инкапсулирован вторым материалом токоприемника (сусцептора). Таким образом, благодаря второму материалу, достигается снижение необходимости в обеспечении защиты от коррозии на наружной поверхности первого материала токоприемника (сусцептора). Защита от коррозии может быть необходима, если в качестве первого материала токоприемника (сусцептора) в нагревательном элементе использован никель или никелевый сплав, как описано выше.
Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью рассеивания энергии от 1 ватта до 8 ватт при использовании совместно с конкретным индуктором, например, от 1,5 ватта до 6 ватт. Под «выполненный с возможностью» подразумевается, что нагревательный элемент может содержать конкретный второй материал и может иметь конкретные размеры, которые обеспечивают возможность рассеивания энергии от 1 ватта до 8 ватт при использовании совместно с конкретным проводником, который генерирует флуктуационное магнитное поле с известной частотой и известной напряженностью поля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь более одного нагревательного элемента, например, более одной продолговатой нагревательной пластинки. Таким образом, нагрев может эффективно выполняться в различных частях субстрата, генерирующего аэрозоль.
Также предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее индуктор для создания переменного (также именуемого флуктуационным) магнитного поля, и при этом устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный компонент, как описано и определено в настоящем документе. Расходный материал взаимодействует с устройством, генерирующим аэрозоль, таким образом, что переменное магнитное поле, генерируемое индуктором, вызывает ток и/или потери на гистерезис в нагревательном элементе, что приводит к нагреву нагревательного элемента. Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, содержит электронную схему, выполненную с возможностью обнаружения перехода Кюри первого материала. Например, электронная схема может косвенно измерить полное сопротивление (Ra) нагревательного элемента. Полное сопротивление нагревательной пластинки изменяется, когда один из материалов подвергается изменению фазы, связанному с температурой Кюри. Ra может быть косвенно измерено посредством измерения постоянного тока, используемого для создания переменного магнитного поля.
Предпочтительно электронная схема приспособлена для управления посредством закрытого контура нагревом субстрата, генерирующего аэрозоль. Таким образом, электронная схема может отключить переменное магнитное поле при обнаружении того, что температура нагревательного элемента превышает первую температуру Кюри. Магнитное поле может быть снова включено, когда температура нагревательной пластинки уменьшилась ниже первой температуры Кюри, например, путем ожидания в течение заданного периода времени до повторного включения магнитного поля (под этим подразумевается включение переменного тока на индукционную катушку, которая создает переменное магнитное поле). В качестве альтернативы коэффициент заполнения мощности, который запускает магнитное поле, может быть уменьшен, когда температура нагревательной пластинки поднимается выше первой температуры Кюри, и увеличен, когда температура нагревательной пластинки снижается ниже первой температуры Кюри.
Таким образом, температура нагревательного элемента может поддерживаться при температуре первой температуры Кюри плюс–минус 20°C в течение заданного периода времени, следовательно, обеспечивая возможность образования аэрозоля без перегрева субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно электронная схема предоставляет контур обратной связи, который обеспечивает возможность управления температурой нагревательного элемента в диапазоне плюс–минус 15°C от первой температуры Кюри, предпочтительно плюс–минус 10°C от первой температуры Кюри, предпочтительно плюс–минус 5°C от первой температуры Кюри.
Дополнительно устройство может быть приспособлено таким образом, чтобы первую температуру Кюри использовали для управления циклом очистки устройства. Например, вследствие нескольких циклов нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, и извлечения/замены расходного материала новым, нагревательная пластинка может загрязняться осевшими остатками. Следовательно, устройство может быть приспособлено для управления температурой цикла очистки в дополнение к рабочей температуре (например, нагреву субстрата, генерирующего аэрозоль). В таких вариантах осуществления обеспечивается возможность игнорирования обратной связи, относящейся к температуре Кюри первого материала, и нагревательный элемент может нагреваться до температуры Кюри второго материала. Циклы очистки должны быть выполнены, когда в полости корпуса устройства не размещен расходный материал.
Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно способно генерировать флуктуационное электромагнитное поле, имеющее напряженность магнитного поля от 1 до 5 килоампер на метр (кА/м), предпочтительно от 2 до 3 кА/м, например, приблизительно 2,5 кА/м. Электрическое устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно способно генерировать флуктуационное электромагнитное поле, имеющее частоту от 1 до 30 МГц, например, от 1 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц.
Нагревательный элемент может иметь защитный внешний слой, например, защитный керамический слой или защитный стеклянный слой, инкапсулирующий первый и второй материалы. Нагревательный элемент может содержать защитное покрытие, образованное из стекла, керамики или инертного металла поверх сердцевины, содержащей первый и второй материалы. Защитный слой (например, стекло или керамика) может способствовать предотвращению окисления или другой коррозии и может также обеспечивать улучшенное тепловое распределение по нагревательному элементу.
В примерах, где нагревательный компонент выполнен с возможностью разъемного прикрепления к устройству, нагревательный компонент может также содержать ограничитель. Ограничитель может быть расположен поперечно нагревательному элементу, так что нагревательный элемент проходит от первой поверхности ограничителя. Ограничитель может упираться в корпус, когда нагревательный компонент вставлен в корпус, второй поверхностью ограничителя, противоположной первой поверхности. Другими словами, ограничитель может способствовать управлению расстоянием, на которое нагревательная пластинка проходит от корпуса. Кроме того, ограничитель может блокировать или покрывать любые отверстия, имеющиеся на корпусе, так что ограничитель предотвращает или устраняет потенциальное загрязнение компонентов, расположенных в корпусе. Например, ограничитель может выполнять функцию физического барьера между внешней средой и внутренней частью корпуса, например, от пыли, твердых остатков израсходованных материалов для придания вкуса, сухих осадков от паров материалов для придания вкуса и т.д. Дополнительно, ограничитель может иметь такие размеры или форму, чтобы обеспечить прилегание ограничителя к корпусу.
В некоторых аспектах ограничитель может выступать в качестве теплоизолятора между нагревательным элементом и корпусом. Другими словами, ограничитель может способствовать рассеиванию тепла, вырабатываемого нагревательным элементом, для уменьшения количества тепла, воздействию которого подвергается корпус. В частности, это может способствовать сведению к минимуму воздействия тепла на внутренние компоненты корпуса. В одном или более аспектах ограничитель может быть выполнен как одно целое с нагревательным элементом (но из другого материала). В других аспектах ограничитель может быть прикреплен к нагревательному элементу. Ограничитель может быть изготовлен из любого подходящего материала.
Дополнительно или альтернативно электронное устройство может содержать теплоизолятор, расположенный между ограничителем нагревательного компонента или любой другой подходящей конструкцией и корпусом (например, внутри полости корпуса). Теплоизолятор может обеспечивать уменьшение тепла между нагревательным элементом и корпусом. Кроме того, теплоизолятор может быть изготовлен из такого же материала, что и ограничитель, или иного. Например, теплоизолятор может содержать пористую керамику, нетканый композитный материал из базальтовых волокон, минерально–полимерный композитный материал, и т.д., или их комбинации.
Нагревательный компонент может также содержать элемент зацепления, проходящий напротив нагревательной пластинки. Например, элемент зацепления может проходить от второй поверхности ограничителя, противоположной первой поверхности ограничителя, от которой проходит нагревательная пластинка. Элемент зацепления может быть выполнен с возможностью размещения в приемной части корпуса. Например, элемент зацепления может представлять собой часть нагревательного компонента, которая имеет размер и форму для размещения в приемной части корпуса. Другими словами, элемент зацепления нагревательного компонента взаимодействует с приемной частью корпуса для обеспечения разъемного скрепления между нагревательным компонентом и корпусом.
Нагревательный компонент (например, элемент зацепления) может быть выполнен с возможностью разъемного прикрепления к корпусу (например, к приемной части) любым подходящим способом. Как описано в настоящем документе, нагревательный компонент может быть разъемно прикреплен к корпусу различными способами, таким образом, чтобы перемещение нагревательного компонента относительно корпуса было по меньшей мере выборочно ограничено. Например, электронное устройство может содержать удерживающее устройство (корпуса), в которое вставлен нагревательный компонент, при этом нагревательный компонент может обеспечивать посадку с натягом с приемной частью корпуса, нагревательный компонент может быть прикреплен к корпусу (например, посредством резьбы), нагревательный компонент может быть приклеен к корпусу и т.д. Независимо от того, каким образом нагревательный компонент разъемно прикреплен к корпусу, электронное устройство может быть выполнено с возможностью регулирования между заблокированным положением и разблокированным положением. Когда нагревательный компонент вставлен в корпус или прикреплен к нему, перемещение нагревательного компонента относительно корпуса может быть ограничено, когда он находится в заблокированном положении, и нагревательный компонент может быть извлечен из корпуса, когда он находится в разблокированном положении. Регулирование электронного устройства между заблокированным положением и разблокированным положением обеспечивает возможность прикрепления нагревательного компонента к корпусу, когда он находится в заблокированном положении, и готовность к извлечению и замене, когда он находится в разблокированном положении.
В частности, удерживающее устройство, описанное в настоящем документе, может содержать основную часть, которая образует приемную часть корпуса. Другими словами, нагревательный компонент (например, элемент зацепления нагревательного компонента) может быть выполнен с возможностью разъемного прикрепления внутри основной части удерживающего устройства. Удерживающее устройство может быть расположено вблизи или рядом со вторым концом корпуса с образованием приемной части. В целом, удерживающее устройство может использоваться для описания части на стороне корпуса, которая способствует разъемному скреплению нагревательного компонента и корпуса. Удерживающее устройство может быть описано как выполненное с возможностью регулирования между заблокированным и разблокированным положением для ограничения и высвобождения нагревательного компонента, вставленного в него. Основная часть удерживающего устройства может быть выполнена из любых подходящих материалов. Например, основная часть удерживающего устройства может содержать твердое полимерное соединение, сплав цветных металлов, многокомпонентный/многослойный материал из них и т.д. В некоторых аспектах основная часть удерживающего устройства также может быть описана как теплоизолятор или радиатор между нагревательным компонентом и внутренними компонентами корпуса.
В частности, в одном аспекте удерживающее устройство может содержать штырь, выполненный с возможностью поворота вокруг оси поворота, расположенной между первым концом штыря и вторым концом штыря. Удерживающее устройство может также содержать упругую деталь, смещенную, чтобы прижимать первый конец штыря к нагревательному компоненту (например, элементу зацепления), когда нагревательный компонент размещен в приемной части корпуса. Штырь и упругая деталь могут быть выполнены из любых подходящих материалов. Например, штырь может содержать металлический сплав, твердое полимерное соединение, многокомпонентный/многослойный материал из них и т.д., а упругая деталь может содержать металлический сплав, композит из углеродных волокон, материал с памятью формы, пружину, многокомпонентный/многослойный материал из них и т.д. Упругая деталь может иметь такой размер, чтобы быть расположенной между штырем и основной частью удерживающего устройства таким образом, чтобы первый конец штыря был нажат в направлении элемента зацепления. Удерживающее устройство может также содержать кнопку, выполненную с возможностью регулирования между положением зацепления и положением без зацепления. Кнопка может входить в зацепление со вторым концом штыря для поворота первого конца штыря от нагревательного компонента, находящегося в положении зацепления, так что удерживающее устройство находится в разблокированном положении. Следовательно, нагревательный компонент может быть извлечен из корпуса, когда кнопка находится в положении зацепления. Кроме того, кнопка может выходить из зацепления или отсоединять второй конец штыря, и упругая деталь может поворачивать первый конец штыря в направлении нагревательного компонента, находящегося в положении без зацепления, так что удерживающее устройство находится в заблокированном положении. Иначе говоря, когда кнопка не находится в зацеплении, положение по умолчанию удерживающего устройства находится в заблокированном положении для ограничения перемещения нагревательного компонента относительно корпуса.
Следует отметить, что это одна конкретная конфигурация удерживающего устройства, однако любая подходящая конфигурация для удерживания нагревательного компонента в корпусе допускается настоящим изобретением.
В одном или более аспектах кнопка может проходить через корпус таким образом, чтобы кнопка могла быть приведена в действие между положениями зацепления и без зацепления снаружи корпуса. В некоторых вариантах осуществления кнопка может быть смещена в положение без зацепления. Кнопка может быть приведена в действие рядом подходящих способов. Например, кнопку можно нажимать, вращать, крутить, сжимать и т.д. В некоторых аспектах кнопка может содержать фиксатор, который предотвращает зацепление кнопки таким образом, чтобы любое случайное нажатие кнопки не приводило к отцеплению нагревательного компонента. Кроме того, в одном или более аспектах элемент зацепления может иметь выемку, которая может быть выполнена с возможностью зацепления со штырем удерживающего устройства, когда оно находится в заблокированном положении. Другими словами, штырь может фиксироваться в положении на элементе зацепления, когда нагревательный компонент вставлен в корпус. Эта выемка может усиливать заблокированное положение, способствуя ограничению перемещения нагревательного компонента относительно корпуса.
Как описано в настоящем документе, нагревательный компонент может быть разъемно прикреплен к корпусу различными способами, включая удерживающее устройство, описанное выше. Например, элемент зацепления может содержать резьбу (например, наружную поверхность с резьбой) таким образом, что нагревательный компонент может быть выполнен с возможностью прикрепления в приемной части корпуса посредством резьбы. В таких вариантах осуществления приемная часть корпуса может содержать дополняющую резьбу, которая будет взаимодействовать с резьбой элемента зацепления. В других аспектах элемент зацепления нагревательного компонента может иметь такой размер относительно приемной части корпуса, чтобы компонент корпуса был прикреплен к корпусу посредством посадки с натягом. Другими словами, трение между взаимодействующими поверхностями нагревательного компонента и приемной части корпуса может ограничивать движение между ними. Например, нагревательный компонент и/или приемная часть корпуса могут иметь сужающуюся секцию, которая взаимодействует с соответствующей приемной частью и/или нагревательным компонентом для образования посадки с натягом. Кроме того, в некоторых аспектах нагревательный компонент и/или приемная часть корпуса могут содержать язычок, выемку, выступ, углубление и т.д., которые в некоторой степени препятствуют перемещению нагревательного компонента, когда он вставлен в приемную часть корпуса (например, меньшая сила, сохраняет соединение между нагревательным компонентом и корпусом, и для отделения нагревательного компонента от корпуса требуется большая сила).
Согласно некоторым аспектам настоящего изобретения электронное устройство может содержать первую часть и вторую часть, которые выполнены с возможностью разъемного прикрепления друг к другу. Первая часть может содержать индуктор и часть корпуса, имеющую полость (например, для размещения расходного материала), а вторая часть может содержать нагревательный компонент. Первая часть может быть расположена вокруг нагревательного элемента, когда она прикреплена ко второй части, и может быть выполнена с возможностью размещения расходного материала в полости корпуса таким образом, чтобы нагревательный элемент был вставлен в субстрат, генерирующий аэрозоль. Первая часть может обеспечивать защиту как нагревательного компонента, так и расходного материала, окружая каждый из них. Когда необходимо извлечь нагревательный компонент для очистки или замены, первая часть может быть извлечена из второй части для обеспечения легкого доступа к нагревательному компоненту.
В одном или более аспектах вторая часть дополнительно содержит блок питания и управляющую электронику. Индуктор может быть функционально соединен с управляющей электроникой и блоком питания, когда первая часть прикреплена ко второй части. В одном или более аспектах первая часть может содержать блок питания и управляющую электронику. Нагревательный элемент может быть расположен внутри полости таким образом, чтобы корпус окружал нагревательный элемент, когда первая часть разъемно прикреплена ко второй части. В одном или более аспектах первая часть имеет первую метку, а вторая часть имеет вторую метку. Первая и вторая метки могут совмещаться, когда первая часть разъемно прикреплена ко второй части.
Первая часть и вторая часть могут быть выполнены с возможностью разъемного скрепления любым подходящим образом. Например, первая часть может содержать резьбу, и первая часть может быть выполнена с возможностью прикрепления ко второй части посредством резьбы. Кроме того, например, первая часть может содержать крепежный элемент любого другого типа для разъемного скрепления первой части и второй части. Совмещение и скрепление первой части и второй части могут способствовать обеспечению надежного электрического соединения между первой частью и второй частью (и управляющей электроникой и блоком питания, расположенными в них). Что касается индукционного нагревательного элемента, соответствующие индукционные катушки могут быть расположены в первой части, окружающей индукционный нагревательный элемент, и, следовательно, может потребоваться электрическое соединение между первой частью и второй частью. Механизм для скрепления первой части и второй части может способствовать управлению совмещением первой и второй частей. Кроме того, в некоторых аспектах первая часть может иметь первую метку, а вторая часть может иметь вторую метку. Первая и вторая метки могут быть совмещены, когда первая часть разъемно прикреплена ко второй части для обеспечения необходимого электрического соединения.
Кроме того, как описано в настоящем документе, электронное устройство может содержать блок питания и управляющую электронику, расположенные внутри корпуса. Один или оба из блока питания и управляющей электроники могут быть расположены вблизи первого конца корпуса.
В предпочтительных вариантах осуществления устройство может содержать источник питания постоянного тока, такой как перезаряжаемая батарея, для подачи напряжения питания постоянного тока и постоянного тока, электронику блока питания, содержащую инвертор постоянного тока в переменный ток для преобразования постоянного тока в переменный ток для подачи на индуктор. Устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать согласующую сеть между инвертором постоянного тока в переменный ток и индуктором для улучшения эффективности передачи энергии между инвертором и индуктором.
Блок питания может являться любым подходящим блоком питания, например, источником напряжения постоянного тока, таким как батарея. В одном варианте осуществления блок питания представляет собой литий–ионную батарею. В других примерах блок питания может представлять собой никель–металлогидридную батарею, никель–кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий–кобальтовую, литий–железо–фосфатную, литий–титановую или литий–полимерную батарею.
Устройство может дополнительно содержать элемент управления, предпочтительно соединенный с или содержащий монитор или средство отслеживания для отслеживания постоянного тока, предоставленного источником питания постоянного тока. Постоянный ток может предоставить косвенный показатель полного сопротивления нагревательной пластинки, расположенной в электромагнитном поле, что в свою очередь может способствовать обнаружению перехода Кюри в нагревательной пластинке. Элементом управления может являться обычный переключатель. В качестве альтернативы, элемент управления может являться электрической схемой и может содержать один или более микропроцессоров или микроконтроллеров.
Индуктор может содержать один или более витков, которые генерируют флуктуационное магнитное поле. Виток или витки могут окружать полость.
Предпочтительно устройство способно генерировать флуктуационное магнитное поле от 1 до 30 МГц, например, от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц.
Предпочтительно устройство выполнено с возможностью генерирования флуктуационного магнитного поля, имеющего напряженность поля (магнитного поля) от 1 до 5 кА/м, например, от 2 до 3 кА/м, например, приблизительно 2,5 кА/м.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является портативным или удерживаемым рукой устройством, генерирующим аэрозоль, которое пользователю удобно держать между пальцами одной руки. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь по существу цилиндрическую форму. Устройство, генерирующее аэрозоль, может иметь длину от приблизительно 70 миллиметров до приблизительно 120 миллиметров.
Все научные и технические термины, используемые в настоящем документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в настоящем документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в настоящем документе.
Используемые в настоящем документе формы единственного числа включают в себя варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
Используемый в настоящем документе союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
Используемые в настоящем документе выражения «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле и в целом означают «включающий, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и им подобные относятся к категории «содержащий» и им подобным.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечить определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других условиях. Кроме того, включение одного или более предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
Далее раскрыты графические материалы, на которых проиллюстрированы некоторые аспекты настоящего изобретения. Следует понимать, что другие аспекты, не показанные на графических материалах, также находятся в рамках объема и сущности настоящего изобретения. Графические материалы представляют собой схематические графические материалы и необязательно выполнены в масштабе. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т.п. Однако следует понимать, что использование номера ссылочной позиции для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером ссылочной позиции. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть такими же или подобными компонентам с другими номерами ссылочных позиций.
На фиг. 1A показан схематический вид сверху одного варианта осуществления нагревательной пластинки для использования в устройстве, генерирующем аэрозоль, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 1B показан схематический вид сбоку нагревательной пластинки по фиг. 1A;
на фиг. 2A показан схематический вид сверху другого варианта осуществления нагревательной пластинки для использования в устройстве, генерирующем аэрозоль, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2B показан схематический вид сбоку нагревательной пластинки по фиг. 2A;
на фиг. 3 показано схематическое поперечное сечение одного варианта осуществления электронного устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 4 показано схематическое поперечное сечение одного варианта осуществления расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль;
на фиг. 5 показано схематическое поперечное сечение расходного материала по фиг. 4, размещенного в полости электронного устройства по фиг. 3;
на фиг. 6 показано схематическое поперечное сечение электронного устройства по фиг. 3, при этом первая часть устройства извлечена из второй части устройства;
на фиг. 7A показано схематическое поперечное сечение варианта осуществления первой и второй частей согласно одному варианту осуществления электронного устройства, генерирующего аэрозоль, отделенных друг от друга; и
на фиг. 7B показано схематическое поперечное сечение первой и второй частей электронного устройства по фиг. 7A, прикрепленных друг к другу.
Индукционный нагрев является известным явлением, описанным законом индукции Фарадея и законом Ома. Более конкретно, закон индукции Фарадея утверждает, что если в проводнике изменяется магнитная индукция, тогда в проводнике создается переменное электрическое поле. Поскольку данное электрическое поле создается в проводнике, ток, известный как вихревой ток, будет протекать в проводник в соответствии с законом Ома. Вихревой ток будет генерировать тепло пропорционально плотности тока и удельному сопротивлению проводника. Проводник, который может быть индукционно нагрет, известен как материал токоприемника (сусцептора). Настоящее изобретение использует индукционное нагревательное устройство, оборудованное источником индукционного нагрева, таким как, например, индукционная катушка, которая способна генерировать переменное электромагнитное поле из источника переменного тока, такого как LC–цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, создаются в материале токоприемника (сусцептора), который находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который способен высвобождать летучие соединения, которые при нагреве могут образовывать аэрозоль. Основными механизмами теплопередачи от материала токоприемника (сусцептора) к твердому материалу являются проводимость, излучение и возможно конвекция.
На фиг. 1A и 1B проиллюстрирован конкретный пример цельной нагревательной пластинки, приспособленной для прикрепления к устройству, генерирующему аэрозоль, и вставки в расходный материал согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Изображенная нагревательная пластинка 10 имеет форму продолговатой полоски, которая может иметь любые подходящие размеры, например, длину 12 мм и ширину 4 мм. Нагревательная пластинка образована из второго материала 20, который непосредственно соединен с первым материалом 30. Второй материал 20 имеет форму полоски из подходящего материала, например, нержавеющей стали марки 430, имеющей подходящие размеры, например, 12 мм на 4 мм на 35 микрометров. Первый материал 30 может быть накладкой из никеля с размерами 3 мм на 2 мм на 10 микрометров. Накладка из никеля была электролитически осаждена на полоску из нержавеющей стали или нанесена любым другим подходящим способом. Нержавеющая сталь марки 430 является ферромагнитным материалом, имеющим температуру Кюри, превышающую приблизительно 500°C. Никель является ферромагнитным материалом, имеющим температуру Кюри, составляющую приблизительно 354°C (точная температура Кюри будет зависеть от чистоты).
В дополнительных вариантах осуществления материал, образующий первый и второй материалы, может быть изменен. В дополнительных вариантах осуществления может существовать более одной накладки из первого материала, расположенной в непосредственном контакте со вторым материалом.
На фиг. 2A проиллюстрирован первый материал 30, полностью окружающий и охватывающий второй материал 20. На фиг. 2B проиллюстрирован второй конкретный пример цельной нагревательной пластинки из нескольких материалов. Нагревательная пластинка 10 имеет форму продолговатой полоски, имеющей подходящие размеры, например, длину 12 мм и ширину 4 мм. Нагревательная пластинка 10 образована из второго материала 20, который непосредственно соединен с первым материалом 30. Второй материал 20 имеет форму полоски, например, из нержавеющей стали марки 430, имеющей подходящие размеры, например, 12 мм на 4 мм на 25 микрометров. Второй материал 30 имеет форму полоски из подходящего материала, например, никеля, имеющей размеры, например, 12 мм на 4 мм на 10 микрометров. Нагревательная пластинка 10 образована посредством нанесения посредством плакирования полоски 6 из никеля на полоску 5 из нержавеющей стали или посредством другого подходящего процесса нанесения. Общая толщина нагревательной пластинки 10 может быть, например, 35 микрометров. Нагревательная пластинка 10 по фиг. 2B может называться двухслойной или многослойной нагревательной пластинкой.
Электронное устройство 100, содержащее корпус 110, показано на фиг. 3. Корпус 110 проходит между первым концом 111 и вторым концом 112 вдоль продольной оси 101. Корпус 110 имеет полость 160 вблизи второго конца 112 корпуса 110 для размещения расходного материала 50.
Нагревательный компонент 140 функционально прикреплен к корпусу 110 в полости 160. Нагревательный компонент 140 содержит нагревательную пластинку 142, проходящую вдоль продольной оси 101 полости 160 и выполненную с возможностью вставки в расходный материал 50 (например, субстрат 52, генерирующий аэрозоль), когда расходный материал 50 вставлен в полость 160. Нагревательный компонент 140 может быть выполнен с возможностью размещения в корпусе 110 таким образом, что нагревательный компонент 140 может быть разъемно скреплен с корпусом 110. Нагревательный компонент 140 также может содержать ограничитель 144 который может быть расположен поперечно (например, перпендикулярно) нагревательной пластинке 142. Другими словами, нагревательная пластинка 142 может проходить перпендикулярно поверхности ограничителя 144. Например, нагревательная пластинка 142 может проходить от первой поверхности 145 ограничителя 144.
Нагревательная пластинка 142 может проходить между концом 151 основания вблизи ограничителя 144 и передним концом 152 в удалении от ограничителя 144. Передний конец 152 нагревательной пластинки 142 может иметь сужающуюся кромку (например, как показано на фиг. 2). Сужающаяся кромка переднего конца 152 нагревательной пластинки 142 может быть выполнена с возможностью проникновения в расходный материал 50 (например, субстрат 52, генерирующий аэрозоль).
Электронное устройство 100 может содержать блок 190 питания и управляющую электронику 192, которые обеспечивают возможность приведения в действие индуктора 120. Данное приведение в действие может выполняться вручную или может происходить автоматически в ответ на затяжку пользователем из расходного материала 50, вставленного в полость 160 электронного устройства 100. Блок 190 питания может обеспечивать постоянный ток. Электроника включает инвертор постоянного тока в переменный ток для подачи на индуктор высокочастотного переменного тока.
Электронное устройство 100 может также содержать индуктор 120, функционально соединенный с блоком питания 190 и управляющей электроникой 192 для производства тепла в нагревательном компоненте 140. Индуктор 120 может содержать индукционную катушку 122, размещенную вокруг нагревательной пластинки 142. Например, как показано на фиг. 3, индукционная катушка 106 может быть расположена вокруг полости 160. Индуктор 120 может быть выполнен с возможностью возбуждения нагревательной пластинки 142. При использовании пользователь вставляет расходный материал 50 в полость 160 корпуса 110 таким образом, что субстрат 52, генерирующий аэрозоль, расходного материала 50 расположен смежно с индуктором 120.
При приведении в действие устройства высокочастотный переменный ток проходит через витки 122 провода, которые образуют часть индуктора 120. Это приводит к генерированию индуктором 120 флуктуационного магнитного поля внутри дальней части полости 160 корпуса 110. Магнитное поле предпочтительно пульсирует с частотой от 1 до 30 МГц, предпочтительно от 2 до 10 МГц, например, от 5 до 7 МГц. Флуктуационное электромагнитное поле генерирует вихревые токи и/или потери на гистерезис внутри нагревательной пластинки 142, которая в результате этого нагревается. Нагретая пластинка нагревает субстрат 52, генерирующий аэрозоль, расходного материала 50 до достаточной температуры для образования аэрозоля. Аэрозоль втягивается по ходу потока через расходный материал 50 и вдыхается пользователем.
Во время работы по мере нагрева нагревательной пластинки 142 увеличивается ее полное сопротивление (Ra). Данное увеличение сопротивления может быть удаленно обнаружено посредством отслеживания постоянного тока, поступающего от блока 190 питания постоянного тока, который уменьшается при постоянном напряжении по мере увеличения температуры нагревательной пластинки 142. Высокочастотное переменное магнитное поле, предоставленное индуктором 120, индуцирует вихревые токи в непосредственной близости от поверхности нагревательной пластинки, то есть эффект, который известен как поверхностный эффект. Сопротивление нагревательной пластинки зависит частично от удельных электрических сопротивлений первого и второго материалов и частично от глубины поверхностного слоя в каждом материале, доступном для индуцированных вихревых токов. Когда первый материал (например, никель) достигает своей температуры Кюри, он теряет свои магнитные свойства. Это вызывает увеличение поверхностного слоя, доступного для вихревых токов в первом материале, что вызывает снижение полного сопротивления нагревательной пластинки. Результатом является временное увеличение обнаруживаемого постоянного тока по достижении первым материалом своей точки Кюри.
Посредством удаленного обнаружения изменения сопротивления нагревательной пластинки 142 может быть определен момент, в который нагревательная пластинка 142 достигает первой температуры Кюри. В данный момент нагревательная пластинка 142 имеет известную температуру (354°C в случае токоприемника (сусцептора) из никеля). В данный момент электроника в устройстве работает для изменения подаваемого на индуктор питания и, следовательно, снижает или прекращает нагрев нагревательной пластинки 142. Затем температура нагревательной пластинки 142 снижается ниже температуры Кюри первого материала. Подача питания 190 может быть снова увеличена или возобновлена либо после определенного периода времени, либо после обнаружения того, что первый материал был охлажден до температуры ниже своей температуры Кюри. Посредством использования контура обратной связи температура нагревательной пластинки 142 может поддерживаться приблизительно на уровне первой температуры Кюри.
На фиг. 4 проиллюстрирован расходный материал 50 (например, изделие, генерирующее аэрозоль) согласно предпочтительному варианту осуществления. Расходный материал 50 содержит четыре элемента, расположенные с осевым выравниванием: субстрат 52, генерирующий аэрозоль, опорный элемент 53, элемент 54, охлаждающий аэрозоль, и мундштук 55. Каждый из этих четырех элементов представляет собой по существу цилиндрический элемент, при этом каждый из них имеет по существу одинаковый диаметр. Эти четыре элемента размещены последовательно и окружены наружной оберткой 56 с образованием цилиндрического стержня. Нагревательная пластинка 142 приспособлена для проникновения в субстрат 52, генерирующий аэрозоль, расходного материала 50 (например, дальний конец 58). Субстрат 52, генерирующий аэрозоль, имеет длину (12 мм), приблизительно такую же, что и длина нагревательной пластинки 142.
Расходный материал 50 имеет ближний, или мундштучный конец 57, который пользователь вставляет в свой рот во время использования, и дальний конец 58, расположенный на противоположном конце расходного материала 50 относительно мундштучного конца 57. В собранном состоянии общая длина расходного материала 50 составляет приблизительно 45 мм, а диаметр составляет приблизительно 7,2 мм.
При использовании воздух втягивается пользователем через расходный материал 50 от дальнего конца 58 к мундштучному концу 57. Дальний конец 58 расходного материала 50 может быть также описан как расположенный раньше по ходу потока конец расходного материала 50, а мундштучный конец 57 расходного материала 50 может быть также описан как расположенный дальше по ходу потока конец расходного материала 50. Элементы расходного материала 50, расположенные между мундштучным концом 57 и дальним концом 58, могут быть описаны как расположенные раньше по ходу потока относительно мундштучного конца 57 или, в качестве альтернативы, расположенные дальше по ходу потока относительно дальнего конца 58.
Субстрат 52, генерирующий аэрозоль, расположен на крайнем дальнем или расположенном раньше по ходу потока конце 58 расходного материала 50. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, субстрат 52, генерирующий аэрозоль, содержит собранный лист гофрированного гомогенизированного табачного материала, окруженный оберткой. Гофрированный лист гомогенизированного табачного материала содержит глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля.
Опорный элемент 53 расположен непосредственно дальше по ходу потока относительно субстрата 52, генерирующего аэрозоль, и упирается в субстрат 52, генерирующий аэрозоль. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, опорный элемент представляет собой полую ацетилцеллюлозную трубку. Опорный элемент 53 размещает субстрат 52, генерирующий аэрозоль, на крайнем дальнем конце 58 расходного материала 50. Опорный элемент 53 действует также в качестве разделителя для отделения элемента 54, охлаждающего аэрозоль, расходного материала 50 от субстрата 52, генерирующего аэрозоль.
Элемент 54, охлаждающий аэрозоль, расположен непосредственно дальше по ходу потока относительно опорного элемента 53 и упирается в опорный элемент 53. При использовании летучие вещества, высвобождаемые из субстрата 52, генерирующего аэрозоль, проходят вдоль элемента 54, охлаждающего аэрозоль, в направлении мундштучного конца 57 расходного материала 50. Летучие вещества могут охлаждаться внутри элемента 54, охлаждающего аэрозоль, с образованием аэрозоля, который вдыхается пользователем. В варианте осуществления, изображенном на фиг. 4, элемент 54, охлаждающий аэрозоль, содержит гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты, окруженный оберткой 59. Гофрированный и собранный лист из полимолочной кислоты образует множество продольных каналов, которые проходят вдоль длины элемента 54, охлаждающего аэрозоль.
Мундштук 55 расположен непосредственно дальше по ходу потока относительно элемента 54, охлаждающего аэрозоль, и упирается в элемент 54, охлаждающий аэрозоль. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, мундштук 55 содержит традиционный жгутовой фильтр из ацетилцеллюлозного волокна с низкой эффективностью фильтрации.
Для сборки расходного материала 50 четыре вышеописанных цилиндрических элемента выравниваются и плотно заворачиваются внутри наружной обертки 56. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, наружная обертка представляет собой традиционную сигаретную бумагу. Расходный материал 50, проиллюстрированный на фиг. 4, предназначен для зацепления с электрическим устройством, генерирующим аэрозоль, содержащим индукционную катушку, или индуктор, c целью потребления пользователем.
На фиг. 5 проиллюстрирован расходный материал 50, размещенный в полости 160 корпуса 110 и в зацеплении с нагревательной пластинкой 142 электронного устройства 100.
На фиг. 6 проиллюстрировано электронное устройство 100 содержащее первую часть, 102 и вторую часть 104, отделенные друг от друга. Первая и вторая части 102, 104 выполнены с возможностью разъемного прикрепления друг к другу. Как показано на фиг. 6, первая часть 102 содержит индуктор 120 и часть корпуса 110, имеющую полость 160, а вторая часть 104 содержит нагревательный компонент 140 (например, нагревательную пластинку 142, которая в других вариантах осуществления сама может быть съемной, например, в виде одного блока вместе с ограничителем 144, способным выступать в качестве держателя нагревательной пластинки 142). Кроме того, вторая часть 104 содержит блок питания 190 и управляющую электронику 192. Индуктор 120 функционально соединен с управляющей электроникой 192 и блоком питания 190, когда первая часть 102 прикреплена ко второй части 104 (например, как показано на фиг. 3). Для размещения индукционной катушки 122 в пределах первой части 102 может потребоваться блок питания 190 и управляющая электроника 192 для функционального соединения с индукционной катушкой 122. В результате электрическое соединение может проходить от управляющей электроники 192 и в первую часть 102 через границу между первой и второй частями 102, 104 когда первая и вторая части 102, 104 скреплены.
На фиг. 7A проиллюстрирована другая компоновка первой и второй частей 202, 204 электронного устройства 200, отделенных друг от друга. Например, первая часть 202 может содержать индуктор 220, часть корпуса 210, имеющую полость 260, блок 290 питания и управляющую электронику 292. Вторая часть 204 может содержать нагревательный компонент 240 (например, нагревательную пластинку 242). Когда вторая часть 204 прикреплена к первой части 202 (например, как показано на фиг. 7B), нагревательная пластинка 242 расположена таким образом, чтобы индуктор 220 возбуждал нагревательную пластинку 242. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7A и 7B, первая и вторая части 202, 204 только физически прикреплены друг к другу и не требуют электрического соединения. Например, блок питания 290, управляющая электроника 292и индуктор 220 включены в первую часть 202 и, следовательно, они электрически соединены друг с другом независимо от того, прикреплена ли первая часть 202 ко второй части 204. В результате пользователь в меньшей степени ограничен необходимостью в прикреплении первой части 202 ко второй части 204, поскольку электрического соединения между первой и второй частями 202, 204 не требуется.
Различные признаки, описанные на фиг. 1–7B можно применять в комбинации с любым другим признаком, описанным на фиг. 1–7B при условии, что они не противоречат друг другу.
Таким образом, описаны способы, системы, устройства, соединения и композиции для НАГРЕВАТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА В УСТРОЙСТВАХ, ГЕНЕРИРУЮЩИХ АЭРОЗОЛЬ. Различные модификации и варианты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано применительно к конкретным предпочтительным вариантам осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно неправомерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в области изготовления электронных устройств или в смежных областях, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.
Группа изобретений относится к вариантам выполнения электронного устройства для размещения расходного материала. Электронное устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус, проходящий между первым и вторым концами вдоль продольной оси. Второй конец корпуса образует полость для размещения расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Устройство дополнительно содержит нагревательный компонент, содержащий нагревательный элемент, проходящий вдоль продольной оси внутри полости и выполненный с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, при вставке расходного материала в полость. Нагревательный элемент содержит материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C. Устройство также содержит индуктор, содержащий индукционную катушку, выполненную с возможностью передачи магнитной энергии на нагревательный элемент. Индуктор выполнен с возможностью вызова вихревых токов и/или потерь на гистерезис в нагревательном элементе. Устройство дополнительно содержит блок питания, функционально соединенный с индуктором и управляющей электроникой, функционально соединенной с блоком питания и выполненной с возможностью управления нагревом нагревательного элемента. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Электронное устройство для размещения расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, при этом электронное устройство содержит:
корпус, проходящий между первым концом и вторым концом вдоль продольной оси, причем второй конец корпуса образует полость для размещения расходного материала, причем корпус выполнен с возможностью разъемного соединения с нагревательным компонентом, содержащим удлиненный нагревательный элемент, который проходит вдоль продольной оси внутри полости, когда нагревательный компонент соединен с корпусом, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, при вставке расходного материала в полость;
индуктор, содержащий индукционную катушку, которая выполнена с возможностью генерирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в нагревательном элементе, когда нагревательный компонент соединен с корпусом;
блок питания, соединенный при работе с индуктором; и
управляющую электронику, соединенную с блоком питания и выполненную с возможностью управления нагревом нагревательного элемента.
2. Электронное устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит нагревательный компонент.
3. Электронное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что нагревательный элемент содержит материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C.
4. Электронное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что электронное устройство содержит первую часть и вторую часть, причем первая и вторая части выполнены с возможностью разъемного прикрепления друг к другу, при этом первая часть содержит индуктор и часть корпуса, образующую полость, а вторая часть содержит нагревательный компонент.
5. Электронное устройство по п. 4, отличающееся тем, что вторая часть дополнительно содержит блок питания и управляющую электронику.
6. Электронное устройство по п. 5, отличающееся тем, что индуктор соединен при работе с управляющей электроникой и блоком питания, когда первая часть прикреплена ко второй части.
7. Электронное устройство по п. 4, отличающееся тем, что первая часть дополнительно содержит блок питания и управляющую электронику, причем нагревательный элемент расположен внутри полости таким образом, что корпус окружает нагревательный элемент, когда первая часть разъемно прикреплена ко второй части.
8. Электронное устройство по любому из пп. 3–7, отличающееся тем, что нагревательный элемент дополнительно содержит защитный слой, покрывающий наружную поверхность материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
9. Электронное устройство по любому из пп. 3–8, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью обнаружения того, что нагревательный элемент достигает температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
10. Электронное устройство по любому из пп. 3–9, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью выключения или ограничения подачи питания на индуктор, когда температура нагревательного элемента достигает температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C, и с возможностью включения или повышения подачи питания на индуктор, когда температура нагревательного элемента ниже температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
11. Электронное устройство по любому из пп. 3–10, отличающееся тем, что материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C, выбран из группы, состоящей из никелевого сплава и никеля.
12. Электронное устройство по любому из пп. 3–11, отличающееся тем, что нагревательный элемент дополнительно содержит второй материал сусцептора, расположенный в тепловом контакте с материалом, имеющим температуру Кюри менее 500°C.
13. Электронное устройство по п. 12, отличающееся тем, что второй материал сусцептора выбран из группы, состоящей из алюминия, железа, железного сплава и нержавеющей стали.
14. Устройство по любому из пп. 12, 13, отличающееся тем, что материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C, и второй материал сусцептора выполнены в многослойной конфигурации и содержат продолговатую полоску, имеющую ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, при этом второй материал сусцептора имеет большую толщину, чем материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C.
15. Устройство по любому из пп. 12, 13, отличающееся тем, что нагревательный элемент содержит продолговатую полоску, имеющую ширину от 3 мм до 6 мм и толщину от 10 микрометров до 200 микрометров, при этом нагревательный элемент содержит сердцевину из материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C, по меньшей мере частично инкапсулированную вторым материалом сусцептора.
16. Электронное устройство для размещения расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, при этом электронное устройство содержит:
корпус, проходящий между первым концом и вторым концом вдоль продольной оси, причем второй конец корпуса образует полость для размещения расходного материала;
нагревательный компонент, содержащий удлиненный нагревательный элемент, проходящий вдоль продольной оси внутри полости и выполненный с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, при вставке расходного материала в полость, причем нагревательный элемент содержит материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C, при этом нагревательный компонент выполнен с возможностью разъемного соединения с корпусом;
индуктор, содержащий индукционную катушку, которая выполнена с возможностью генерирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в удлиненном нагревательном элементе, когда нагревательный компонент соединен с корпусом;
блок питания, соединенный при работе с индуктором; и
управляющую электронику, соединенную при работе с блоком питания и выполненную с возможностью управления нагревом нагревательного элемента.
17. Электронное устройство по п. 16, отличающееся тем, что электронное устройство содержит первую часть и вторую часть, причем первая и вторая части выполнены с возможностью разъемного прикрепления друг к другу, при этом первая часть содержит индуктор и часть корпуса, образующую полость, а вторая часть содержит нагревательный компонент.
18. Электронное устройство по п. 17, отличающееся тем, что вторая часть дополнительно содержит блок питания и управляющую электронику.
19. Электронное устройство по п. 18, отличающееся тем, что индуктор соединен при работе с управляющей электроникой и блоком питания, когда первая часть прикреплена ко второй части.
20. Электронное устройство по п. 17, отличающееся тем, что первая часть дополнительно содержит блок питания и управляющую электронику, причем нагревательный элемент расположен внутри полости таким образом, что корпус окружает нагревательный элемент, когда первая часть разъемно прикреплена ко второй части.
21. Электронное устройство по любому из пп. 16–20, отличающееся тем, что нагревательный элемент дополнительно содержит защитный слой, покрывающий наружную поверхность материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
22. Электронное устройство по любому из пп. 16–21, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью обнаружения того, что нагревательный элемент достигает температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
23. Электронное устройство по любому из пп. 16–22, отличающееся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью выключения или ограничения подачи питания на индуктор, когда температура нагревательного элемента достигает температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C, и с возможностью включения или повышения подачи питания на индуктор, когда температура нагревательного элемента ниже температуры Кюри материала, имеющего температуру Кюри менее 500°C.
24. Электронное устройство по любому из пп. 16–23, отличающееся тем, что материал, имеющий температуру Кюри менее 500°C, выбран из группы, состоящей из никелевого сплава и никеля.
25. Электронное устройство по любому из пп. 16–24, отличающееся тем, что нагревательный элемент дополнительно содержит второй материал сусцептора, расположенный в тепловом контакте с материалом, имеющим температуру Кюри менее 500°C.
| CN 204949521 U, 13.01.2016 | |||
| Устройство для закрепления лыж на раме мотоциклов и велосипедов взамен переднего колеса | 1924 |
|
SU2015A1 |
| Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз | 1924 |
|
SU2014A1 |
| Автомобиль-сани, движущиеся на полозьях посредством устанавливающихся по высоте колес с шинами | 1924 |
|
SU2017A1 |
| Устройство для закрепления лыж на раме мотоциклов и велосипедов взамен переднего колеса | 1924 |
|
SU2015A1 |
| Устройство для закрепления лыж на раме мотоциклов и велосипедов взамен переднего колеса | 1924 |
|
SU2015A1 |
| АЭРОЗОЛЬ-ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ ВНУТРЕННИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ | 2012 |
|
RU2600092C2 |
