Настоящее изобретение относится к токоприемному (сусцепторному) узлу для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата. Настоящее изобретение также относится к индукционному нагревательному узлу, генерирующему аэрозоль устройству и генерирующей аэрозоль системе, содержащим такой токоприемный (сусцепторный) узел.
Генерирующие аэрозоль системы, основанные на индукционном нагреве образующего аэрозоль субстрата, который способен образовывать вдыхаемый аэрозоль при нагреве, общеизвестны из уровня техники. Для нагрева образующего аэрозоль субстрата такие системы могут содержать индукционный нагревательный узел, содержащий индукционный источник и токоприемник (сусцептор). Индукционный источник выполнен с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля, которое индуцирует по меньшей мере одно из вихревых токов, генерирующих тепло, или потерь на гистерезис в токоприемнике (сусцепторе). В то время как индукционный источник обычно представляет собой часть генерирующего аэрозоль устройства, токоприемник (сусцептор) может представлять собой либо часть устройства, либо неотъемлемую часть генерирующего аэрозоль изделия, которое выполнено с возможностью размещения в генерирующем аэрозоль устройстве, содержащем индукционный источник. В любом случае токоприемник (сусцептор) расположен таким образом, что он находится в тепловой близости или в непосредственном физическом контакте с субстратом во время работы системы.
Для регулирования температуры субстрата были предложены токоприемные (сусцепторные) узлы, содержащие первый и второй токоприемники (сусцепторы), изготовленные из разных материалов. Материал первого токоприемника оптимизирован в отношении тепловых потерь и, таким образом, эффективности нагрева. В отличие от этого, материал второго токоприемника используют в качестве температурного маркера. Для этого материал второго токоприемника выбирают таким образом, чтобы его температура Кюри соответствовала заданной рабочей температуре нагрева токоприемного узла. Магнитные свойства второго токоприемника при его температуре Кюри изменяются с ферромагнитных или ферримагнитных на парамагнитные, что сопровождается временным изменением его электрического сопротивления. Таким образом, путем отслеживания соответствующего изменения электрического тока, поглощаемого индукционным источником, возможно определение момента, когда материал второго токоприемника достигает своей температуры Кюри и, таким образом, момента достижения заданной рабочей температуры.
Однако при отслеживании изменения электрического тока, поглощаемого индукционным источником, может оказаться затруднительным проведение различия между ситуацией, когда материал второго токоприемника достиг своей температуры Кюри, и ситуацией, когда пользователь осуществляет затяжку, в частности первоначальную затяжку, во время которой электрический ток показывает схожее изменение характеристики. Изменение электрического тока во время осуществления пользователем затяжки обусловлено охлаждением токоприемного узла под действием воздуха, втягиваемого через генерирующее аэрозоль изделие при осуществлении пользователем затяжки. Охлаждение оказывает влияние на временное изменение электрического сопротивления токоприемного узла. Это, в свою очередь, вызывает соответствующее изменение электрического тока, поглощаемого индукционным источником. Обычно охлаждению токоприемного узла во время затяжки пользователя противодействует контроллер путем временного повышения мощности нагрева. Однако это инициируемое контроллером временное повышение мощности нагрева может приводить к неблагоприятным последствиям, состоящим в нежелательном перегреве токоприемного узла в случае, если отслеженное изменение электрического тока, которое на самом деле вызвано тем, что материал второго токоприемника достиг своей температуры Кюри, ошибочно идентифицировано как следствие осуществления затяжки пользователем.
Следовательно, было бы желательно иметь токоприемный узел с преимуществами решений, известных из уровня техники, но без их ограничений. В частности, было бы желательно иметь токоприемный узел, который обеспечивал бы улучшенное регулирование температуры.
Согласно настоящему изобретению, предложен токоприемный узел для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля. Токоприемный узел содержит первый токоприемник, содержащий материал первого токоприемника, и второй токоприемник, содержащий материал второго токоприемника. Материалы первого и второго токоприемников выбраны таким образом, что во время предварительного нагрева токоприемного узла, начинающегося при комнатной температуре, профиль зависимости сопротивления от температуры токоприемного узла имеет минимальное значение сопротивления в температурном диапазоне ±5 градусов по Цельсию относительно температуры Кюри материала второго токоприемника.
Согласно настоящему изобретению, было выяснено, что профиль зависимости сопротивления от температуры, имеющий такое минимальное значение, в достаточной степени отличим от временного изменения кажущегося общего сопротивления во время осуществления затяжки пользователем. Это обусловлено тем фактом, что сопротивление проходит через минимальное значение во время предварительного нагрева токоприемного узла, начинающегося с комнатной температуры, и, следовательно, в температурном диапазоне, лежащем ниже рабочей температуры, фактически используемой для нагрева образующего аэрозоль субстрата. В результате обеспечивается, чтобы минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри для материала второго токоприемника могло надежно использоваться в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска неправильной интерпретации в качестве следствия осуществления затяжки пользователем. Соответственно, обеспечивается возможность эффективного предотвращения нежелательного перегрева образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно, минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри для материала второго токоприемника является абсолютным минимумом профиля зависимости сопротивления от температуры.
В контексте данного документа термин «начиная с комнатной температуры» предпочтительно означает, что минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника достигается на профиле зависимости сопротивления от температуры во время нагрева токоприемного узла от комнатной температуры в направлении рабочей температуры, до которой должен быть нагрет образующий аэрозоль субстрат.
В контексте данного документа комнатная температура может соответствовать температуре в диапазоне от 18 градусов по Цельсию до 25 градусов по Цельсию, в частности температуре 20 градусов по Цельсию.
Предпочтительно, материал второго токоприемника выбирают таким образом, чтобы он имел температуру Кюри ниже 350 градусов по Цельсию, в частности ниже 300 градусов по Цельсию, предпочтительно ниже 250 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно ниже 200 градусов по Цельсию. Эти значения значительно ниже типовых рабочих температур, используемых для нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри генерирующего аэрозоль изделия. Таким образом, надлежащая идентификация температурного маркера по минимуму профиля зависимости сопротивления от температуры вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника дополнительно улучшается благодаря достаточно большому температурному промежутку относительно рабочей температуры, вблизи которой обычно происходит изменение кажущегося общего сопротивления во время осуществления затяжки пользователем.
Рабочие температуры, используемые для нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри генерирующего аэрозоль изделия, могут составлять по меньшей мере 300 градусов по Цельсию, в частности по меньшей мере 350 градусов по Цельсию, предпочтительно по меньшей мере 370 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно по меньшей мере 400 градусов по Цельсию. Эти температуры являются типовыми рабочими температурами для нагрева, но не сжигания образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно, материал первого токоприемника имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, в то время как материал второго токоприемника предпочтительно имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Согласно настоящему изобретению, было выяснено, что минимальное значение на профиле зависимости сопротивления от температуры токоприемного узла может быть реализовано посредством противоположного температурного поведения соответствующего электрического сопротивления первого и второго материалов токоприемника, в дополнение к магнитным свойствам материала второго токоприемника. Соответственно, при запуске нагрева токоприемного узла от комнатной температуры, сопротивление материала первого токоприемника повышается, в то время как сопротивление материала второго токоприемника снижается с повышением температуры. Общее кажущееся сопротивление токоприемного узла, «видимое» индукционным источником, определяется сочетанием соответствующего сопротивления материалов первого и второго токоприемников. При достижении температуры Кюри материала второго токоприемника снизу, снижение сопротивления материала второго токоприемника обычно преобладает над повышением сопротивления материала первого токоприемника. Соответственно, полное кажущееся сопротивление токоприемного узла уменьшается в температурном диапазоне ниже, в частности вблизи и ниже, температуры Кюри материала второго токоприемника. При температуре Кюри материал второго токоприемника теряет свои магнитные свойства. Это приводит к увеличению поверхностного слоя, доступного для вихревых токов в материале второго токоприемника, что сопровождается резким снижением его сопротивления. Таким образом, при дальнейшем повышении температуры токоприемного узла за пределы температуры Кюри материала второго токоприемника, вклад материала второго токоприемника в общее кажущееся сопротивление токоприемного узла уменьшается или даже становится пренебрежимо малым. Следовательно, после прохождения через минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника, общее кажущееся сопротивление токоприемного узла определяется, главным образом, увеличивающимся сопротивлением материала первого токоприемника. Иначе говоря, общее кажущееся сопротивление токоприемного узла снова увеличивается. В результате токоприемный узел имеет профиль зависимости сопротивления от температуры, который включает требуемое минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника.
В контексте данного документа термин «токоприемник» относится к элементу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло под действием переменного электромагнитного поля. Это может быть результатом потерь на гистерезис и/или вихревых токов, индуцируемых в токоприемнике, в зависимости от электрических и магнитных свойств материала токоприемника. Потери на гистерезис возникают в ферромагнитных или ферримагнитных токоприемниках вследствие перемагничивания магнитных доменов внутри материала под воздействием переменного электромагнитного поля. Вихревые токи могут быть индуцированы, если токоприемник является электропроводным. В случае электропроводного ферромагнитного или ферримагнитного токоприемника тепло может генерироваться вследствие как вихревых токов, так и потерь на гистерезис.
Согласно настоящему изобретению материал второго токоприемника является по меньшей мере ферримагнитным или ферромагнитным и имеет специфическую температуру Кюри. Температура Кюри представляет собой температуру, выше которой ферримагнитный или ферромагнитный материал теряет свой ферримагнетизм или ферромагнетизм соответственно и становится парамагнитным. В дополнение к ферримагнетизму или ферромагнетизму, материал второго токоприемника также может быть электропроводным.
Предпочтительно, материал второго токоприемника может содержать одно из мю-металла или пермаллоя.
В то время как второй токоприемник выполнен, главным образом, с возможностью отслеживания температуры токоприемного узла, первый токоприемник предпочтительно выполнен с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. Для этого первый токоприемник может быть оптимизирован в отношении потерь тепла и, следовательно, эффективности нагрева. Соответственно, материал первого токоприемника может быть электропроводным и/или одним из следующего: парамагнитным, ферромагнитным или ферримагнитным. В случае, если материал первого токоприемника является ферромагнитным или ферримагнитным, соответствующая температура Кюри материала первого токоприемника предпочтительно отличается от температуры Кюри материала второго токоприемника, в частности она превышает любую вышеупомянутую типовую рабочую температуру, используемую для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Например, материал первого токоприемника может иметь температуру Кюри по меньшей мере 400 градусов по Цельсию, в частности по меньшей мере 500 градусов по Цельсию, предпочтительно по меньшей мере 600 градусов по Цельсию.
Например, материал первого токоприемника может содержать одно из следующего: алюминий, железо, никель, медь, бронзу, кобальт, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, ферритную нержавеющую сталь, мартенситную нержавеющую сталь или аустенитную нержавеющую сталь.
Предпочтительно, первый токоприемник и второй токоприемник находятся в тесном физическом контакте друг с другом. В частности, первый и второй токоприемники могут образовывать единый токоприемный узел. Таким образом, первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру при нагреве. Благодаря этому обеспечивается высокая точность регулирования температуры первого токоприемника с помощью второго токоприемника. Тесный контакт между первым токоприемником и вторым токоприемником может быть реализован любыми подходящими средствами. Например, второй токоприемник может быть выполнен на первом токоприемнике путем гальванизации, осаждения, нанесения покрытий, плакирования или сварки. Предпочтительные способы включают электролитическое осаждение (гальванизацию), плакирование, нанесение покрытия погружением или нанесение покрытия валиком.
Токоприемный узел согласно настоящему изобретению предпочтительно может быть выполнен с возможностью его активации переменным полем, в частности высокочастотным электромагнитным полем. Как отмечено в данном документе, высокочастотное электромагнитное поле может иметь частоту в диапазоне от 500 кГц (килогерц) до 30 МГц (мегагерц), в частности от 5 МГц (мегагерц) до 15 МГц (мегагерц), предпочтительно от 5 МГц (мегагерц) до 10 МГц (мегагерц).
Каждый из первого токоприемника и второго токоприемника или токоприемного узла может иметь множество геометрических конфигураций. По меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой одно из следующего: токоприемник в виде частиц, или токоприемную нить, или токоприемную сетку, или токоприемный фитиль, или токоприемный штырь, или токоприемный стержень, или токоприемную пластину, или токоприемную полоску, или токоприемную гильзу, или токоприемную чашку, или цилиндрический токоприемник, или плоский токоприемник.
Например, по меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой одно из следующего: нитевидный токоприемник, или сетчатый токоприемник, или фитильный токоприемник. Такие токоприемники могут иметь преимущества с точки зрения их изготовления, геометрической упорядоченности и воспроизводимости, а также их фитильной функции. Геометрическая упорядоченность и воспроизводимость могут обеспечивать преимущество как при регулировании температуры, так и при регулируемом локальном нагреве. Капиллярная функция может оказаться полезной при использовании с жидким образующим аэрозоль субстратом. При использовании любой из указанных токоприемников может находиться в непосредственном физическом контакте с подлежащим нагреву образующим аэрозоль субстратом. Например, первый и/или второй нитевидные токоприемники могут быть встроены внутрь образующего аэрозоль субстрата генерирующего аэрозоль изделия. Аналогичным образом, первый и/или второй токоприемники могут представлять собой сетчатый токоприемник или фитильный токоприемник, либо в виде части генерирующего аэрозоль изделия, которое предпочтительно содержит жидкий образующий аэрозоль субстрат, либо в виде части генерирующего аэрозоль устройства. В последней из упомянутых конфигураций устройство может содержать резервуар для жидкого образующего аэрозоль субстрата. В качестве альтернативы, устройство может быть выполнено с возможностью размещения в нем генерирующего аэрозоль изделия, в частности картриджа, который содержит жидкий образующий аэрозоль субстрат и который выполнен с возможностью взаимодействия с нитевидным токоприемником или сетчатым токоприемником или фитильным токоприемником генерирующего аэрозоль устройства.
По меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой токоприемную пластину или токоприемный стержень или токоприемный штырь. Предпочтительно, первый токоприемник и второй токоприемник вместе образуют токоприемную пластину или токоприемный стержень или токоприемный штырь. Например, один из первого или второго токоприемников может образовывать сердцевину или внутренний слой токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря, в то время как соответствующий другой из первого или второго токоприемников может образовывать рубашку или оболочку токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря.
В качестве токоприемной пластины или токоприемного стержня или токопримного штыря по меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой часть генерирующего аэрозоль изделия, в частности он может быть расположен внутри образующего аэрозоль субстрата генерирующего аэрозоль изделия. Один крайний конец токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря может сужаться или быть заостренным с тем, чтобы содействовать вставке токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря в образующий аэрозоль субстрат изделия.
В качестве альтернативы, по меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла, каждый в виде токоприемной пластины, токоприемного стержня или токоприемного штыря, может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства. Одним своим концом, в частности дальним концом, токоприемная пластина или токоприемный стержень или токоприемный штырь могут быть расположены в нижней части приемной полости устройства, в частности прикреплены к ней. Отсюда токоприемная пластина или токоприемный стержень или токоприемный штырь предпочтительно проходят во внутреннее пространство приемной полости в направлении отверстия приемной полости. Отверстие приемной полости предпочтительно расположено на ближнем конце генерирующего аэрозоль устройства. Другой конец, то есть дальний свободный конец токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря, может сужаться или быть заостренным с тем, чтобы обеспечивать возможность легкого проникновения токоприемной пластины или токоприемного стержня или токоприемного штыря в подлежащий нагреву образующий аэрозоль субстрат, например в образующий аэрозоль субстрат, расположенный на дальнем концевом участке генерирующего аэрозоль изделия.
В каждом случае токоприемная пластина или токоприемный стержень или токоприемный штырь могут иметь длину в диапазоне от 8 мм (миллиметров) до 16 мм (миллиметров), в частности, от 10 мм (миллиметров) до 14 мм (миллиметров), предпочтительно 12 мм (миллиметров). В случае токоприемной пластины первый токоприемник и/или второй токоприемник, в частности токоприемный узел, могут иметь ширину, например, в диапазоне от 2 мм (миллиметров) до 6 мм (миллиметров), в частности от 4 мм (миллиметров) до 5 мм (миллиметров). Аналогичным образом, толщина пластинообразного первого токоприемника и/или второго токоприемника, в частности пластинообразного токоприемного узла, предпочтительно находится в диапазоне от 0,03 мм (миллиметра) до 0,15 мм (миллиметра), более предпочтительно от 0,05 мм (миллиметра) до 0,09 мм (миллиметра).
По меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой цилиндрический токоприемник или токоприемную гильзу или токоприемную чашку. Цилиндрический токоприемник или токоприемная гильза или токоприемная чашка могут образовывать приемную полость или они могут быть расположены по окружности вокруг приемной полости генерирующего аэрозоль устройства, частью которого может быть токоприемный узел или по меньшей мере один из первого или второго токоприемников. В данной конфигурации первый и/или второй токоприемник или токоприемный узел образует индукционную нагревательную печь или нагревательную камеру, выполненную с возможностью размещения в ней образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву. В качестве альтернативы, по меньшей мере один из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла, каждый в виде цилиндрического токоприемника или токоприемной гильзы или токоприемной чашки, может окружать по меньшей мере участок подлежащего нагреву образующего аэрозоль субстрата, таким образом образуя нагревательную печь или нагревательную камеру. В частности, каждый из них может образовывать по меньшей мере участок оболочки, обертки, корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль изделия.
Токоприемный узел может представлять собой многослойный токоприемный узел. В связи с этим, первый токоприемник и второй токоприемник могут образовывать слои, в частности смежные слои, многослойного токоприемного узла.
В многослойном токоприемном узле первый токоприемник и второй токоприемник могут находиться в тесном физическом контакте друг с другом. Благодаря этому обеспечивается достаточно точное регулирование температуры первого токоприемника с помощью второго токоприемника, поскольку первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру.
Второй токоприемник может быть нанесен на первый токоприемник путем гальванизации, осаждения, нанесения покрытия, плакирования или сварки. Предпочтительно, второй токоприемник наносят на первый токоприемник путем напыления, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, электролитического осаждения или плакирования.
Предпочтительно, второй токоприемник присутствует в качестве плотного слоя. Плотный слой имеет более высокую магнитную проницаемость, чем пористый слой, что облегчает обнаружение слабых изменений при температуре Кюри.
Отдельные слои многослойного токоприемного узла могут быть открытыми или подверженными воздействию окружающей среды на окружной наружной поверхности многослойного токоприемного узла, если смотреть в любом направлении, параллельном и/или поперечном указанным слоям. В качестве альтернативы, многослойный токоприемный узел может быть покрыт защитным покрытием.
Многослойный токоприемный узел может использоваться для реализации других геометрических конфигураций токоприемного узла.
Например, многослойный токоприемный узел может представлять собой удлиненную токоприемную полоску или токоприемную пластину, имеющую длину в диапазоне от 8 мм (миллиметров) до 16 мм (миллиметров), в частности от 10 мм (миллиметров) до 14 мм (миллиметров), предпочтительно 12 мм (миллиметров). Ширина токоприемного узла может находиться, например, в диапазоне от 2 мм (миллиметров) до 6 мм (миллиметров), в частности от 4 мм (миллиметров) до 5 мм (миллиметров). Толщина токоприемного узла предпочтительно находится в диапазоне от 0,03 мм (миллиметра) до 0,15 мм (миллиметра), более предпочтительно от 0,05 мм (миллиметра) до 0,09 мм (миллиметра). Многослойная токоприемная пластина может иметь свободный сужающийся конец.
Например, многослойный токоприемный узел может представлять собой удлиненную полоску, имеющую первый токоприемник, который представляет собой полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющую длину 12 мм (миллиметров), ширину от 4 мм (миллиметров) до 5 мм (миллиметров), например 4 мм (миллиметра), и толщину приблизительно 50 мкм (микрометров). Нержавеющая сталь марки 430 может быть покрыта слоем мю-металла или пермаллоя в качестве второго токоприемника, имеющего толщину от 5 мкм (микрометров) до 30 мкм (микрометров), например 10 мкм (микрометров).
Термин «толщина» используется в данном документе для обозначения размеров, проходящих между верхней и нижней сторонами, например между верхней стороной и нижней стороной слоя или верхней стороной и нижней стороной многослойного токоприемного узла. Термин «ширина» используется в данном документе для обозначения размеров, проходящих между двумя противоположными боковыми сторонами. Термин «длина» используется в данном документе для обозначения размеров, проходящих между передней и задней сторонами или между другими двумя противоположными сторонами, перпендикулярными двум противоположным боковым сторонам, задающим ширину. Толщина, ширина и длина могут быть перпендикулярны друг другу.
Аналогичным образом, многослойный токоприемный узел может представлять собой многослойный токоприемный стержень или многослойный токоприемный штырь, в частности такой, как описано выше. В данной конфигурации один из первого или второго токоприемников может образовывать сердцевину, которая окружена окружающим слоем, образованным соответствующим другим из первого или второго токоприемников. Предпочтительно, именно первый токоприемник образует окружающий слой в случае, если первый токоприемник оптимизирован для нагрева субстрата. Таким образом улучшается теплопередача на окружающий образующий аэрозоль субстрат.
В качестве альтернативы, многослойный токоприемный узел может представлять собой многослойную токоприемную гильзу или многослойную токоприемную чашку или цилиндрический многослойный токоприемник, в частности такой, как описано выше. Один из первого или второго токоприемников может образовывать внутреннюю стенку многослойной токоприемной гильзы, многослойной токоприемной чашки или цилиндрического многослойного токоприемника. Соответствующий другой из первого или второго токоприемников может образовывать наружную стенку многослойной токоприемной гильзы, многослойной токоприемной чашки или цилиндрического многослойного токоприемника. Предпочтительно, первый токоприемник образует внутреннюю стенку, в частности, в случае, если первый токоприемник оптимизирован для нагрева субстрата. Как описано выше, многослойная токоприемная гильза или многослойная токоприемная чашка или цилиндрический многослойный токоприемник могут окружать по меньшей мере участок подлежащего нагреву образующего аэрозоль субстрата, в частности они могут образовывать по меньшей мере участок оболочки, обертки, кожуха или корпуса генерирующего аэрозоль изделия. В качестве альтернативы, многослойная токоприемная гильза или многослойная токоприемная чашка или цилиндрический многослойный токоприемник могут образовывать приемную полость, или они могут быть расположены по окружности вокруг приемной полости генерирующего аэрозоль устройства, частью которого могут быть указанный токоприемный узел или по меньшей мере один из первого или второго токоприемников.
Может быть желательным, например, в целях изготовления генерирующего аэрозоль изделия, чтобы первый и второй токоприемники имели схожие геометрические конфигурации, такие как вышеописанные.
В качестве альтернативы, первый токоприемник и второй токоприемник могут иметь разные геометрические конфигурации. Таким образом, первый и второй токоприемники могут быть адаптированы для своей конкретной функции. Первый токоприемник, предпочтительно имеющий функцию нагрева, может иметь геометрическую конфигурацию, которая предоставляет большую площадь поверхности для образующего аэрозоль субстрата с целью улучшения теплопередачи. В отличие от этого, второй токоприемник, который предпочтительно имеет функцию регулирования температуры, не нуждается в очень большой площади поверхности. Если материал первого токоприемника оптимизирован для нагрева субстрата, то может быть предпочтительным, чтобы объем материала второго токоприемника не превышал объем, необходимый для обеспечения обнаруживаемой точки Кюри.
Согласно данному аспекту, второй токоприемник может содержать один или более вторых токоприемных элементов. Предпочтительно, указанные один или более вторых токоприемных элементов значительно меньше по размеру, чем первый токоприемник, то есть их объем меньше, чем объем первого токоприемника. Каждый из указанных одного или более вторых токоприемных элементов может находиться в тесном физическом контакте с первым токоприемником. Благодаря этому первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру, что повышает точность регулирования температуры первого токоприемника посредством второго токоприемника, выполняющего функцию температурного маркера.
Например, первый токоприемник может иметь форму токоприемной пластины, или токоприемной полоски, или токоприемной гильзы, или токоприемной чашки, в то время как второй токоприемный материал может иметь форму отдельных прокладок, которые нанесены на первый токоприемный материал путем гальванизации, осаждения или сварки.
Согласно еще одному примеру, первый токоприемник может представлять собой полосковый токоприемник или нитевидный токоприемник или сетчатый токоприемник, в то время как второй токоприемник представляет собой токоприемник в виде частиц. Как первый токоприемник в виде нитей или сетки, так и второй токоприемник в виде частиц могут быть, например, встроены в генерирующее аэрозоль изделие и находиться в непосредственном физическом контакте с подлежащим нагреву образующим аэрозоль субстратом. В данной конкретной конфигурации первый токоприемник может проходить внутри образующего аэрозоль субстрата через центр генерирующего аэрозоль изделия, в то время как второй токоприемник может быть однородно распределен по всему образующему аэрозоль субстрату.
Первый и второй токоприемники не обязательно должны находиться в тесном физическом контакте друг с другом. Первый токоприемник может представлять собой токоприемную пластину, представляющее собой нагревательную пластину для проникновения в подлежащий нагреву образующий аэрозоль субстрат. Аналогичным образом, первый токоприемник может представлять собой токоприемную гильзу или токоприемный узел, образующий нагревательную печь или нагревательную камеру. В любой из этих конфигураций второй токоприемник может быть расположен в другом месте внутри нагревательного узла, находящемся на расстоянии от первого токоприемника, но по-прежнему в тепловой близости к нему.
Первый и второй токоприемники могут образовывать разные части токоприемного узла. Например, первый токоприемник может образовывать участок боковой стенки или гильзовую часть чашеобразного токоприемного узла, в то время как второй токоприемник образует нижнюю часть чашеобразного токоприемного узла.
По меньшей мере часть по меньшей мере одного из первого токоприемника и второго токоприемника может содержать защитную крышку. Аналогичным образом, по меньшей мере часть токоприемного узла может содержать защитную крышку. Защитная крышка может быть выполнена из стекла, керамики или инертного металла, выполненных или нанесенных в виде покрытия поверх по меньшей мере части первого токоприемника и/или второго токоприемника, или токоприемного узла, соответственно. Предпочтительно, защитная крышка может быть выполнена с возможностью по меньшей мере одно из следующего: предотвращения прилипания образующего аэрозоль субстрата к поверхности токоприемника, предотвращения диффузии материала, например диффузии металла, из токоприемного материала в образующий аэрозоль субстрат, и улучшения механической жесткости токоприемного узла. Предпочтительно, защитная крышка является неэлектропроводной.
Согласно настоящему изобретению, также предложено генерирующее аэрозоль изделие, содержащее например, образующий аэрозоль субстрат и токоприемный узел согласно настоящему изобретению, как описано в данном документе, причем токоприемный узел выполнен с возможностью индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль изделие» относится к изделию, содержащему по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, который при его нагреве выделяет летучие соединения, способные образовывать аэрозоль. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие представляет собой нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие. Иначе говоря, генерирующее аэрозоль изделие предпочтительно содержит по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, предназначенный для нагрева, а не сжигания, с целью выделения летучих соединений, которые способны образовывать аэрозоль. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой расходную часть, в частности расходную часть, подлежащую отправке в отходы после однократного использования. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой табачное изделие. Например, изделие может представлять собой картридж, содержащий жидкий или твердый образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву. В качестве альтернативы, изделие может представлять собой стержнеобразное изделие, в частности табачное изделие, схожее с обычными сигаретами и содержащее твердый образующий аэрозоль субстрат.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие имеет круглое или эллиптическое или овальное или квадратное или прямоугольное или треугольное или многоугольное сечение.
В дополнение к образующему аэрозоль субстрату и токоприемному узлу, изделие может также содержать другие элементы.
В частности, изделие может содержать мундштук. В контексте данного документа термин «мундштук» обозначает часть изделия, которая помещается во рту пользователя с целью непосредственного вдыхания аэрозоля из изделия. Предпочтительно, мундштук содержит фильтр.
Кроме того, изделие может содержать кожух, в частности трубчатую обертку, окружающую по меньшей мере участок образующего аэрозоль субстрата. Обертка может содержать токоприемный узел. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности равномерного и симметричного нагрева образующего аэрозоль субстрата, окруженного токоприемным узлом.
В частности, что касается генерирующего аэрозоль изделия, представляющего собой стержнеобразное изделие, схожее с обычными сигаретами и/или содержащее твердый образующий аэрозоль субстрат, это изделие может дополнительно содержать: опорный элемент, имеющий центральный воздушный тракт, элемент для охлаждения аэрозоля и фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент предпочтительно служит в качестве мундштука. В частности, изделие может содержать субстратный элемент, который содержит образующий аэрозоль субстрат, и токоприемный узел, находящийся в контакте с образующим аэрозоль субстратом. Любой из этих элементов или любое их сочетание могут быть расположены последовательно относительно сегмента стержня, образующего аэрозоль. Предпочтительно, субстратный элемент расположен на дальнем конце изделия. Аналогичным образом, фильтрующий элемент предпочтительно расположен на ближнем конце изделия. Кроме того, эти элементы могут иметь такое же наружное сечение, что и образующий аэрозоль стержневой сегмент.
Кроме того, изделие может содержать кожух или обертку, окружающую по меньшей мере участок образующего аэрозоль субстрата. В частности, изделие может содержать обертку, окружающую по меньшей мере часть различных вышеупомянутых сегментов и элементов таким образом, чтобы удерживать их вместе и сохранять необходимую форму сечения изделия.
Кожух или обертка могут содержать по меньшей мере первый токоприемник или оба из первого и второго токоприемников токоприемного узла. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности однородного и симметричного нагрева образующего аэрозоль субстрата, окруженного первым токоприемником или токоприемным узлом.
Предпочтительно, кожух или обертка образуют по меньшей мере участок наружной поверхности изделия. Кожух может образовывать картридж, содержащий резервуар, который заключает в себе образующий аэрозоль субстрат, например жидкий образующий аэрозоль субстрат. Обертка может представлять собой бумажную обертку, в частности бумажную обертку, изготовленную из сигаретной бумаги. В качестве альтернативы, обертка может представлять собой фольгу, например, изготовленную из пластмассы. Обертка может быть проницаемой для текучей среды с тем, чтобы была обеспечена возможность выделения испаряемого образующего аэрозоль субстрата из изделия или возможность втягивания воздуха в изделие через его окружную поверхность. Кроме того, обертка может содержать по меньшей мере одно летучее вещество, подлежащее активации и выделению из обертки при нагреве. Например, обертка может быть пропитана ароматическим летучим веществом.
Дополнительные признаки и преимущества генерирующего аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению были описаны применительно к токоприемному узлу и не будут описаны повторно.
Согласно настоящему изобретению, предложен также индукционный нагревательный узел, выполненный с возможностью индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата до заданной рабочей температуре. Нагревательный узел содержит индукционный источник, выполненный с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля, а также токоприемный узел согласно настоящему изобретению, описанный в данном документе, причем токоприемный узел выполнен с возможностью индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником.
Для генерирования переменного электромагнитного поля индукционный источник может содержать по меньшей мере один индуктор, предпочтительно по меньшей мере одну катушку индуктивности.
Индукционный источник может содержать одну катушку индуктивности или множество катушек индуктивности. Количество катушек индуктивности может зависеть от количества токоприемников и/или от размера и формы токоприемного узла. Катушка или катушки индуктивности могут иметь форму, соответствующую форме первого и/или второго токоприемника или токоприемного узла соответственно. Аналогичным образом, катушка или катушки индуктивности или могут иметь форму, соответствующую форме кожуха генерирующего аэрозоль устройства, частью которого может быть нагревательный узел.
Указанная по меньшей мере одна катушка индуктивности может представлять собой спиральную катушку или плоскую планарную катушку, в частности дисковую катушку или криволинейную планарную катушку. Использование плоской спиральной катушки обеспечивает возможность создания компактной конструкции, которая является надежной и недорогой в изготовлении. Использование спиральной катушки индуктивности обеспечивает преимущество, состоящее в возможности генерирования однородного переменного электромагнитного поля. В контексте данного документа термин «плоская спиральная катушка» обозначает катушку, которая является в целом планарной катушкой и ось намотки которой расположена по нормали к плоскости, в которой лежит катушка. Плоская спиральная катушка индуктивности может иметь любую нужную форму в плоскости катушки. Например, плоская спиральная катушка может иметь круглую форму, или она может иметь в целом продолговатую или прямоугольную форму. Тем не менее, термин «плоская спиральная катушка» в данном документе охватывает как катушки, которые являются планарными, так и плоские спиральные катушки, форма которых соответствует криволинейной поверхности. Например, катушка индуктивности может представлять собой «криволинейную» планарную катушку, расположенную по окружности предпочтительно цилиндрической опоры катушки, например ферритового сердечника.Кроме того, плоская спиральная катушка может содержать, например, два слоя 4-витковой плоской спиральной катушки или один слой 4-витковой плоской спиральной катушки.
Первая и/или вторая катушка индуктивности могут удерживаться внутри одного из следующего: кожуха нагревательного узла или основного корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль устройства, которое содержит указанный нагревательный узел.Первая и/или вторая катушка индуктивности могут быть намотаны вокруг предпочтительно цилиндрической опоры катушки, например ферритового сердечника.
Индукционный источник может содержать генератор переменного тока (AC). Генератор переменного тока может получать питание от источника питания генерирующего аэрозоль устройства. Генератор переменного тока функционально соединен с указанной по меньшей мере одной катушкой индуктивности. В частности, указанная по меньшей мере одна катушка индуктивности может представлять собой неотъемлемую часть генератора переменного тока. Генератор переменного тока выполнен с возможностью генерирования высокочастотного колебательного тока, пропускаемого через указанную по меньшей мере одну катушку индуктивности для генерирования переменного электромагнитного поля. Переменный ток может подаваться на указанную по меньшей мере одну катушку индуктивности непрерывно после активации системы, или он может подаваться с перерывами, например от затяжки к затяжке.
Предпочтительно, индукционный источник содержит преобразователь постоянного тока в переменный, подключенный к источнику питания постоянного тока, содержащему LC- цепь, имеющую последовательно соединенные конденсатор и индуктор.
Индукционный источник предпочтительно выполнен с возможностью генерирования высокочастотного электромагнитного поля. Как указано в данном документе, высокочастотное электромагнитное поле может находиться в диапазоне от 500 кГц (килогерц) до 30 МГц (мегагерц), в частности от 5 МГц (мегагерц) до 15 МГц (мегагерц), предпочтительно от 5 МГц (мегагерц) до 10 МГц (мегагерц).
Нагревательный узел может также содержать контроллер, выполненный с возможностью управления работой нагревательного узла. В частности, контроллер может быть выполнен с возможностью управления работой индукционного источника, предпочтительно в конфигурации с замкнутым контуром, для управления нагревом образующего аэрозоль субстрата до заданной рабочей температуры. Как упоминалось выше, рабочая температура, используемая для нагрева образующего аэрозоль субстрата, может составлять по меньшей мере 300 градусов по Цельсию, в частности по меньшей мере 350 градусов по Цельсию, предпочтительно по меньшей мере 370 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно по меньшей мере 400 градусов по Цельсию. Эти температуры представляют собой типовые рабочие температуры для нагрева, но не сжигания образующего аэрозоль субстрата.
Контроллер может содержать микропроцессор, например, программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) либо другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты, такие как по меньшей мере один преобразователь постоянного тока в переменный ток и/или усилители мощности, например усилитель мощности класса D или класса E. В частности, индукционный источник может представлять собой часть контроллера.
Контроллер может представлять собой весь контроллер или часть контроллера генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является нагревательный узел согласно настоящему изобретению.
Контроллер может быть выполнен с возможностью определения, во время предварительного нагрева токоприемного узла от комнатной температуры в направлении рабочей температуры, минимального значения кажущегося полного сопротивления, достигаемого в температурном диапазоне ±5 градусов по Цельсию относительно температуры Кюри материала второго токоприемника. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности правильной идентификации температурного маркера вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника. Для этого контроллер может быть в целом выполнен с возможностью определения, на основе питающего напряжения, в частности питающего напряжения постоянного тока, подаваемого от источника питания, фактического кажущегося сопротивления токоприемного узла, которое, в свою очередь, указывает фактическую температуру токоприемного узла.
В дополнение, контроллер может быть выполнен с возможностью управления работой индукционного источника в конфигурации с замкнутым контуром таким образом, чтобы фактическое кажущееся сопротивление соответствовало сумме определенного значения кажущегося сопротивления и заданной величины смещения кажущегося сопротивления, для управления нагревом образующего аэрозоль субстрата до рабочей температуры. Применительно к данному аспекту регулирование температуры нагрева предпочтительно основано на принципах фиксации смещения или регулирования смещения с использованием заданной величины смещения кажущегося сопротивления для нивелирования промежутка между кажущимся сопротивлением, измеренным при маркерной температуре, и кажущимся сопротивлением при рабочей температуре. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности избегания непосредственного регулирования температуры нагрева на основе заданного целевого значения кажущегося сопротивления при рабочей температуре и, таким образом, избегания неправильной интерпретации измеренного значения сопротивления. Кроме того, регулирование со смещением температуры нагрева является более стабильным и надежным, чем регулирование температуры, основанное на измеренных абсолютных значениях кажущегося сопротивления при требуемой рабочей температуре. Это обусловлено тем фактом, что измеренное абсолютное значение кажущегося сопротивления, определяемое на основе питающего напряжения и питающего тока, зависит от различных факторов, например таких, как сопротивление электрической цепи индукционного источника и различных контактных сопротивлений. Такие факторы подвержены влиянию окружающей среды и могут меняться со временем и/или между разными индукционными источниками и токоприемными узлами одного и того же типа, в зависимости от процесса изготовления. Такие эффекты обеспечивают преимущество, состоящее в по существу нивелировании значения разности между двумя измеренными абсолютными значениями кажущегося сопротивления. Соответственно, использование величины смещения кажущегося сопротивления для регулирования температуры менее подвержено указанным негативным эффектам и изменениям.
Величина смещения кажущегося сопротивления для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата до рабочей температуры может быть заранее определена посредством калибровочного измерения, например, в процессе изготовления устройства.
Предпочтительно, минимальное значение вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника представляет собой абсолютный минимум профиля зависимости сопротивления от температуры.
В контексте данного документа выражение «начиная с комнатной температуры» предпочтительно означает, что минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника достигается на профиле зависимости сопротивления от температуры во время предварительного нагрева, то есть нагрева токоприемного узла от комнатной температуры в направлении рабочей температуры, до которой должен быть нагрет образующий аэрозоль субстрат.
В контексте данного документа комнатная температура может соответствовать температуре в диапазоне от 18 градусов по Цельсию до 25 градусов по Цельсию, в частности температуре 20 градусов по Цельсию.
Контроллер и по меньшей мере часть индукционного источника, в частности индукционного источника, отличного от индуктора, могут быть расположены на общей печатной плате. Это особенно полезно применительно к компактной конструкции.
Для определения фактического кажущегося сопротивления токоприемного узла, которое указывает фактическую температуру токоприемного узла, контроллер нагревательного узла может содержать по меньшей мере одно из датчика напряжения, в частности датчика напряжения постоянного тока, для измерения питающего напряжения, в частности напряжения постоянного тока, подаваемого от источника питания, или датчика тока, в частности датчика постоянного тока, для измерения питающего тока, в частности питающего постоянного тока, подаваемого от источника питания.
Нагревательный узел может содержать источник питания, в частности источник питания постоянного тока, выполненный с возможностью подачи питающего напряжения постоянного тока и питающего постоянного тока на индукционный источник. Предпочтительно, источник питания представляет собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В качестве альтернативы, источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, то есть, источник питания может быть перезаряжаемым. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов потребления пользователем. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций индукционного источника. Источник питания может представлять собой общий источник питания генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является нагревательный узел согласно настоящему изобретению.
Определенная рабочая температура может составлять по меньшей мере 300 градусов по Цельсию, в частности по меньшей мере 350 градусов по Цельсию, предпочтительно по меньшей мере 370 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно по меньшей мере 400 градусов по Цельсию. Эти температуры являются типовыми рабочими температурами для нагрева, но не сжигания образующего аэрозоль субстрата.
Предпочтительно, второй токоприемник содержит материал второго токоприемника, имеющий температуру Кюри по меньшей мере на 20 градусов по Цельсию ниже рабочей температуры нагревательного узла. Предпочтительно, температурный промежуток по меньшей мере 20 градусов между температурой Кюри материала второго токоприемника и рабочей температурой нагревательного узла является достаточно большим для надежного использования температуры Кюри материала второго токоприемника в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска неправильной интерпретации как следствия осуществления затяжки пользователем. Тем не менее, указанный температурный промежуток может быть еще больше. Соответственно, материал второго токоприемника может иметь температуру Кюри по меньшей мере на 50 градусов по Цельсию, в частности по меньшей мере на 100 градусов по Цельсию, предпочтительно по меньшей мере на 150 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 200 градусов по Цельсию ниже рабочей температуры. Увеличение температурного промежутка между температурой Кюри материала второго токоприемника и рабочей температурой нагревательного узла обеспечивает преимущество, состоящее в улучшении надлежащей идентификации температурного маркера и, таким образом, надежности регулирования температуры.
Согласно данному аспекту, материал второго токоприемника предпочтительно выбран таким образом, что он имеет температуру Кюри ниже 350 градусов по Цельсию, в частности ниже 300 градусов по Цельсию, предпочтительно ниже 250 градусов по Цельсию, наиболее предпочтительно ниже 200 градусов по Цельсию. Эти значения значительно ниже типовых рабочих температур, используемых для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Таким образом обеспечивается надлежащая идентификация температурного маркера.
Дополнительные признаки и преимущества нагревательного узла согласно настоящему изобретению были описаны применительно к токоприемному узлу и не будут описаны повторно.
Согласно настоящему изобретению, предложено также генерирующее аэрозоль устройство для генерирования аэрозоля в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Устройство содержит приемную полость для размещения подлежащего нагреву образующего аэрозоль субстрата. Устройство также содержит индукционный нагревательный узел согласно настоящему изобретению, описанный в данном документе, для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри приемной полости.
В контексте данного документе термин «генерирующее аэрозоль устройство» используется для описания электрического устройства, которое способно взаимодействовать с по меньшей мере одним образующим аэрозоль субстратом, в частности, с образующим аэрозоль субстратом, обеспеченным внутри генерирующего аэрозоль изделия, таким образом, чтобы генерировать аэрозоль путем нагрева указанного субстрата. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство представляет собой ингаляционное устройство для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого пользователем через рот. В частности, генерирующее аэрозоль устройство, представляет собой портативное генерирующее аэрозоль устройство.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» означает субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль при нагреве образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия. Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый или, предпочтительно, жидкий образующий аэрозоль субстрат. В обоих случаях образующий аэрозоль субстрат, может содержать по меньшей мере одно из твердых или жидких компонентов. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы осуществления или дополнительно образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат также может содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Образующий аэрозоль субстрат может также содержать другие добавки и ингредиенты, такие как никотин или ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат может также представлять собой пастообразный материал, пакетик из пористого материала, содержащий образующий аэрозоль субстрат, или, например, рассыпной табак, смешанный с гелеобразующим веществом или клейким веществом, который может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и который спрессован или отформован в виде заглушки.
Приемная полость может быть встроена в кожух генерирующего аэрозоль устройства.
Как описано выше, генерирующее аэрозоль устройство может содержать общий контроллер для управления работой устройства. Общий контроллер может содержать или может включать контроллер нагревательного узла.
Как дополнительно описано выше, генерирующее аэрозоль устройство, может также содержат источник питания, в частности источник питания постоянного тока, такой как батарея. В частности, источник питания может представлять собой источник питания генерирующего аэрозоль устройства, который используется, помимо всего прочего, для подачи питающего напряжения постоянного тока и питающего постоянного тока на индукционный источник нагревательного узла.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать основной корпус, который предпочтительно содержит по меньшей мере один индукционный источник, по меньшей мере одну катушку индуктивности, контроллер, источник питания и по меньшей мере часть приемной полости.
В дополнение к основному корпусу, генерирующее аэрозоль устройство может также содержать мундштук, в частности, в случае, если генерирующее аэрозоль изделие, предназначенное для использования с устройством, не содержит мундштук. Мундштук может быть установлен на основном корпусе устройства. В частности, мундштук может быть выполнен с возможностью закрывания приемной камеры при установке мундштука на основном корпусе. Для прикрепления мундштука к основному корпусу ближний концевой участок основного корпуса может содержать магнитное или механическое крепление, например штыковое крепление или защелкивающееся крепление, которое взаимодействует с соответствующей ответной частью на дальнем концевом участке мундштука. Если устройство не содержит мундштука, то генерирующее аэрозоль изделие, предназначенное для использования с генерирующим аэрозоль устройством, может содержать мундштук, например фильтрующую заглушку.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере один выход для воздуха, например выход для воздуха в мундштуке (при его наличии).
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит воздушный тракт, проходящий от указанного по меньшей мере одного входа для воздуха через приемную нагревательную полость и, возможно, дальше до выхода для воздуха в мундштуке, при его наличии. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит по меньшей мере один вход для воздуха, сообщающийся по текучей среде с приемной полостью. Соответственно, генерирующая аэрозоль система может содержать воздушный тракт, проходящий от указанного по меньшей мере одного входа для воздуха в приемную полость и, возможно, дальше через образующий аэрозоль субстрат внутри изделия и через мундштук в полость рта пользователя.
Дополнительные признаки и преимущества генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению были описаны применительно к нагревательному узлу и не будут описаны повторно.
Согласно настоящему изобретению, также предложена генерирующая аэрозоль система. Система содержит генерирующее аэрозоль устройство, генерирующее аэрозоль изделие для использования с указанным генерирующим аэрозоль устройством и индукционный нагревательный узел согласно настоящему изобретению, описанный в данном документе. Индукционный источник нагревательного узла представляет собой часть генерирующего аэрозоль устройства. Первый токоприемник токоприемного узла представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия, в то время как второй токоприемник токоприемного узла представляет собой либо часть генерирующего аэрозоль изделия, либо часть генерирующего аэрозоль устройства.
Предпочтительно, первый токоприемник как часть генерирующего аэрозоль изделия может быть выполнен с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. Для этого первый токоприемник может быть оптимизирован в отношении потерь тепла и, следовательно, эффективности нагрева. Например, первый токоприемник может представлять собой токоприемную полоску, токоприемную пластину, токоприемный стержень, токоприемный штырь, токоприемную сетку, токоприемную нить или токоприемник в виде частиц, расположенные смежно с образующим аэрозоль субстратом генерирующего аэрозоль изделия.
В отличие от этого, второй токоприемник может быть выполнен, главным образом, с возможностью отслеживания температуры токоприемного узла. Для этого второй токоприемник может представлять собой либо часть генерирующего аэрозоль изделия, в частности расположенную внутри него, либо часть генерирующего аэрозоль устройства. В любой конфигурации, если изделие используется вместе с устройством, в частности, присоединено к нему, то второй токоприемник предпочтительно расположен в тепловой близости к первому токоприемнику и/или к образующему аэрозоль субстрату или даже в тепловом контакте с ними. Это обеспечивает преимущество, состоящее в том, что второй токоприемник имеет по существу такую же температуру, что и первый токоприемник и/или образующий аэрозоль субстрат, во время работы генерирующей аэрозоль системы. Таким образом обеспечивается возможность достижения надлежащего и точного регулирования температуры. Например, второй токоприемник может быть расположен на внутренней стенке приемной полости генерирующего аэрозоль устройства.
При его наличии, контроллер нагревательного узла может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства, в частности, расположенную внутри него. Предпочтительно, контроллер генерирующего аэрозоль устройства может содержать или может представлять собой контроллер нагревательного узла.
Аналогичным образом, при его наличии, источник питания нагревательного узла может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства, в частности, расположенную внутри него. Предпочтительно, источник питания генерирующего аэрозоль устройства может содержать или может представлять собой источник питания нагревательного узла.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать приемную полость для размещения по меньшей мере части генерирующего аэрозоль изделия.
Помимо конкретной конфигурации токоприемного узла нагревательного узла, генерирующее аэрозоль изделие генерирующей аэрозоль системы может представлять собой генерирующее аэрозоль изделие согласно настоящему изобретению, описанное выше.
Дополнительные признаки и преимущества генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению были описаны выше в отношении токоприемного узла, генерирующего аэрозоль изделия и нагревательного узла и не будут описаны повторно.
Настоящее изобретение далее будет описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Настоящее изобретение далее будет описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на Фиг. 1 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы, содержащей генерирующее аэрозоль устройство с индукционным нагревом и генерирующее аэрозоль изделие, содержащее токоприемный узел согласно первому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2 показана схематическая иллюстрация образующего аэрозоль изделия, выполненного с возможностью индукционного нагрева, согласно Фиг. 1;
на Фиг. 3 показан вид в перспективе токоприемного узла генерирующего аэрозоль изделия согласно Фиг. 1 и Фиг. 2;
на Фиг. 4 показана диаграмма, схематически иллюстрирующая профиль зависимости сопротивления от температуры токоприемного узла согласно настоящему изобретению;
на Фиг. 5-7 показаны альтернативные варианты осуществления токоприемного узла для использования с изделием согласно Фиг. 1 и Фиг. 2;
на Фиг. 8-10 показаны генерирующие аэрозоль изделия для использования с устройством согласно Фиг. 1, которые включают дополнительные альтернативные варианты осуществления токоприемного узла;
на Фиг. 11 показана схематическая иллюстрация еще одной генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно второму иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 12 показан вид в перспективе токоприемного узла, содержащегося в генерирующем аэрозоль устройстве согласно Фиг. 11;
на Фиг. 13-15 показаны альтернативные варианты осуществления токоприемного узла для использования с устройством согласно Фиг. 11;
на Фиг. 16 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно третьему иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 17 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы, содержащей электрический нагревательный узел согласно четвертому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 18 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно пятому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения; и
на Фиг. 19 показана схематическая иллюстрация генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно шестому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 1 схематически показан первый иллюстративный вариант осуществления генерирующей аэрозоль системы 1 согласно настоящему изобретению. Система 1 содержит генерирующее аэрозоль устройство 10 согласно настоящему изобретению, а также генерирующее аэрозоль изделие 100, которое выполнено с возможностью использования с указанным устройством и содержит подлежащий нагреву образующий аэрозоль субстрат.
На Фиг. 2 показаны дополнительные детали генерирующего аэрозоль изделия 100, причем указанноегенерирующее аэрозоль изделие 100 имеет по существу стержнеобразную форму и содержит четыре элемента, расположенных последовательно с соосным выравниванием: образующий аэрозоль стержневой сегмент 110, содержащий токоприемный элемент 120 и образующий аэрозоль субстрат 130, опорный элемент 140, имеющий центральный воздушный тракт 141, элемент 150 для охлаждения аэрозоля и фильтрующий элемент 160, который служит в качестве мундштука. Образующий аэрозоль стержневой сегмент 110 расположен на дальнем конце 102 изделия 100, в то время как фильтрующий элемент 160 расположен на ближнем конце 103 изделия 100. Каждый из этих четырех элементов представляет собой по существу цилиндрический элемент, и все они имеют по существу одинаковый диаметр. В дополнение, четыре указанных элемента окружены наружной оберткой 170 с тем, чтобы удерживать четыре указанных элемента вместе и сохранять необходимую круглую форму сечения стержнеобразного изделия 100. Обертка 170 предпочтительно изготовлена из бумаги. Дополнительные подробности об изделии, в частности о четырех указанных элементах, помимо особенностей токоприемного элемента 120 внутри стержневого сегмента 110, раскрыты в WO 2015/176898 A1.
Как показано на Фиг. 1, генерирующее аэрозоль устройство 10 содержит цилиндрическую приемную полость 20, образованную внутри ближней части 12 устройства для размещения в ней по меньшей мере дальней части изделия 100. Устройство 10 также содержит индукционный источник, содержащий катушку 30 индуктивности для генерирования переменного, в частности, высокочастотного, электромагнитного поля. В данном варианте осуществления катушка 30 индуктивности представляет собой спиральную катушку, окружающую по окружности цилиндрическую приемную полость 20. Катушка 30 расположена таким образом, что токоприемный элемент 120 генерирующего аэрозоль изделия 100 подвергается воздействию электромагнитного поля при взаимодействии изделия 100 с устройством 10. Таким образом, при активации индукционного источника, токоприемный элемент 120 нагревается за счет вихревых токов и/или потерь на гистерезис, которые создаются под действием переменного электромагнитного поля, в зависимости от магнитных и электрических свойств материалов токоприемников токприемного узла 120. Токоприемный элемент 120 нагревается до тех пор, пока не достигнет рабочей температуры, достаточной для испарения образующего аэрозоль субстрата 130, окружающего токоприемный элемент 120 внутри изделия 100.
Внутри дальнего участка 13 генерирующее аэрозоль устройство 10 также содержит источник 40 питания постоянного тока и контроллер 50 (изображены на Фиг. 1 лишь схематически) для питания и управления процессом нагрева. Что касается электроники, то индукционный источник, за исключением катушки 30 индуктивности, предпочтительно представляет собой по меньшей мере частично неотъемлемую часть контроллера 50.
Как индукционный источник в качестве части устройства 10, так и токоприемный узел 120 в качестве части генерирующего аэрозоль изделия 100 образуют основные части индукционного нагревательного узла 5 согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3 показан подробный вид токоприемного узла 120, используемого внутри генерирующего аэрозоль изделия, показанного на Фиг. 1 и Фиг. 2. Согласно настоящему изобретению, токоприемный узел 120 содержит первый токоприемник 121 и второй токоприемник 122. Первый токоприемник 121 содержит материал первого токоприемника, имеющий положительный температурный коэффициент сопротивления, в то время как второй токоприемник 122 содержит ферромагнитный или ферримагнитный материал второго токоприемника, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Благодаря материалам первого и второго токоприемников, имеющим противоположные температурные коэффициенты сопротивления, а также благодаря магнитным свойствам материала второго токоприемника токоприемный узел 120 имеет профиль зависимости сопротивления от температуры, который содержит минимальное значение сопротивления вблизи температуры Кюри материала второго токоприемника.
Соответствующий профиль зависимости сопротивления от температуры показан на Фиг. 4. При запуске нагрева токоприемного узла 120 от комнатной температуры T_R сопротивление материала первого токоприемника повышается, в то время как сопротивление материала второго токоприемника снижается с повышением температуры T. Общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120, «видимое» индукционным источником устройства 10, используемым для индукционного нагрева токоприемного узла 120, определяется комбинацией соответствующего сопротивления материалов первого и второго токоприемников. При достижении температуры Кюри T_C материала второго токоприемника снизу, снижение сопротивления материала второго токоприемника обычно преобладает над повышением сопротивления материала первого токоприемника. Соответственно, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 снижается в температурном диапазоне, лежащем ниже, в частности вблизи и ниже, температуры Кюри T_C материала второго токоприемника. При температуре Кюри T_C материал второго токоприемника теряет свои магнитные свойства. Это приводит к увеличению поверхностного слоя, доступного для вихревых токов в материале второго токоприемника, что сопровождается резким снижением его сопротивления. Таким образом, при дальнейшем повышении температуры T токоприемного узла 120 за пределы температуры Кюри T_C материала второго токоприемника, вклад сопротивления материала второго токоприемника в общее кажущееся сопротивлению R_a токоприемного узла 120 уменьшается или даже становится пренебрежимо малым. Следовательно, после прохождения через минимальное значение R_min сопотивления вблизи температуры T_C второго токоприемника, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 определяется, главным образом, повышением сопротивления материала первого токоприемника. Иначе говоря, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 снова повышается в направлении рабочего сопротивления R_op при рабочей температуре T_op. Преимуществом является то, что указанное снижение и последующее повышение профиля зависимости сопротивления от температуры вблизи минимального значения R_min вблизи температуры Кюри T_C материала второго токоприемника является достаточно хорошо отличимым от временного изменения полного кажущегося сопротивления во время осуществления затяжки пользователем. В результате обеспечивается возможность надежного использования минимального значения сопротивления R_a вблизи температуры Кюри T_C второго токоприемника в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска того, что оно будет неправильно интерпретировано как следствие осуществления затяжки пользователем. Соответственно, обеспечивается возможность эффективного предотвращения нежелательного перегрева образующего аэрозоль субстрата.
Для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата, с целью соответствия требуемой рабочей температуре T_op, контроллер 50 устройства 10, показанного на Фиг. 1, выполнен с возможностью управления работой индукционного источника в конфигурации с замкнутым контуром и смещением таким образом, чтобы фактическое кажущееся сопротивление поддерживалось равным значению, которое соответствует сумме определенного минимального значения R_min кажущегося сопротивления и заданной величины смещения ΔR_offset. Величина смещения ΔR_offset нивелирует промежуток между кажущимся сопротивлением R_min, измеренным при маркерной температуре T_C, и рабочим сопротивлением R_op при рабочей температуре T_op. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности избегания непосредственного регулирования управления температуры нагрева на основе заданного целевого значения кажущегося сопротивления при рабочей температуре T_op. Кроме того, регулирование со смещением температуры нагрева является более стабильным и надежным, чем регулирование температуры, основанное на измеренных абсолютных значениях кажущегося сопротивления при требуемой рабочей температуре.
Если фактическое кажущееся сопротивление равно или превышает сумму определенного минимального значения полного сопротивления и заданной величины смещения кажущегося сопротивления, то процесс нагрева может быть остановлен путем прерывания генерирования переменного электромагнитного поля, то есть путем выключения индукционного источника или по меньшей мере путем снижения выходной мощности индукционного источника. Если фактическое кажущееся сопротивление меньше суммы определенного минимального значения кажущегося сопротивления и определенной величины смещения кажущегося сопротивления, то процесс нагрева может быть возобновлен путем возобновления генерирования переменного электромагнитного поля, то есть путем повторного включения индукционного источника или путем повторного повышения выходной мощности индукционного источника.
В данном варианте осуществления рабочая температура составляет приблизительно 370 градусов по Цельсию. Эта температура представляет собой типовую рабочую температуру для нагрева, но не сжигания образующего аэрозоль субстрата. Для обеспечения достаточно большого температурного промежутка, составляющего по меньшей мере 20 градусов по Цельсию, между маркерной температурой при температуре T_C материала второго токоприемника и рабочей температурой T_op, материал второго токоприемника выбирают таким образом, чтобы он имел температуру Кюри ниже 350 градусов по Цельсию.
Как показано на Фиг. 3, токоприемный узел 120 внутри изделия по Фиг. 2 представляет собой многослойный токоприемный узел, более конкретно двухслойный токоприемный узел. Он содержит первый слой, образующий первый токоприемник 121, и второй слой, который образует второй токоприемник 122, расположен на первом слое и тесно связан с ним. В то время как первый токоприемник 121 оптимизирован в отношении потерь тепла и, следовательно, эффективности нагрева, второй токоприемник 122 представляет собой, главным образом, функциональный токоприемник, используемый в качестве температурного маркера, как описано выше. Токоприемный узел 120 имеет форму удлиненной полоски, имеющей длину L, равную 12 миллиметрам, и ширину W, равную 4 миллиметрам; иначе говоря, оба слоя имеют длину L, равную 12 миллиметрам, и ширину W, равную 4 миллиметрам. Первый токоприемник 121 представляет собой полоску, изготовленную из нержавеющей стали, имеющей температуру Кюри свыше 400 °C, например нержавеющей стали марки 430. Он имеет толщину приблизительно 35 микрометров. Второй токоприемник 122 представляет собой полоску из мю-металла или пермаллоя, имеющего температуру Кюри ниже рабочей температуры. Он имеет толщину приблизительно 10 микрометров. Токоприемный узел 120 выполнен путем нанесения второй токоприемной полоски на первую токоприемную полоску.
На Фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления полоскового токоприемного узла 220, который схож в вариантом осуществления токоприемного узла 120, показанным на Фиг. 1 и 2. В отличие от последнего, токоприемный узел 220 согласно Фиг. 5 представляет собой трехслойный токоприемный узел, который, в дополнение к первому и второму токоприемникам 221, 222, образующим первый и второй слои соответственно, содержит третий токоприемник 223, который образует третий слой. Все три слоя расположены друг на друге, причем смежные слои тесно связаны друг с другом. Первый и второй токоприемники 221, 222 трехслойного токоприемного узла, показанного на Фиг. 5, идентичны первому и второму токоприемникам 121, 122 двухслойного токоприемного узла 120, показанного на Фиг. 1 и 2. Третий токоприемник 223 идентичен первому токоприемнику 221. Иначе говоря, третий слой 223 содержит тот же материал, что и первый токоприемник 221. Кроме того, толщина слоя третьего токоприемника 223 равна толщине слоя первого токоприемника 221. Соответственно, поведение при тепловом расширении первого и третьего токоприемников 221, 223 является по существу одинаковым. Данная конфигурация обеспечивает преимущество, состоящее в высокой степени симметричности слоистой структуры, не показывающей по существу никаких деформаций вне плоскости. В дополнение, трехслойный токоприемный узел согласно Фиг. 5 обеспечивает более высокую механическую стабильность.
На Фиг. 6 показан еще один вариант осуществления полоскового токоприемного узла 320, который может использоваться в качестве альтернативы внутри изделия по Фиг. 2 вместо двухслойного токоприемника 120. Токоприемный узел 320 соглано Фиг. 6 состоит из первого токоприемника 321, который тесно связан со вторым токоприемником 322. Первый токоприемник 321 представляет собой полоску из нержавеющей стали марки 430, имеющую размеры 12 миллиметров на 4 миллиметра на 35 микрометров. Таким образом, первый токоприемник 321 определяет основную форму токоприемного узла 320. Второй токоприемник 322 представляет собой накладку из мю-металла или пермаллоя с размерами 3 миллиметра на 2 миллиметра на 10 микрометров. Имеющий форму накладки второй токоприемник 322 нанесен путем гальванизации на полосковый первый токоприемник 321. Хотя второй токоприемник 322 значительно меньше первого токоприемника 321, он по-прежнему достаточен для обеспечения возможности точного регулирования температуры нагрева. Токоприемный узел 320 согласно Фиг. 6 обеспечивает преимущество, состоящее в значительной экономии материала второго токоприемника. В дополнительных вариантах осуществления (не показаны) может присутствовать более чем одна накладка второго токоприемника, расположенная в тесном контакте с первым токоприемником.
На Фиг. 7 показан еще один вариант осуществления токоприемного узла 1020 для использования с изделием, показанным на Фиг. 1 и Фиг. 2. Согласно данному варианту осуществления, токоприемный узел 1020 образует токоприемный стержень. Токоприемный стержень представляет собой цилиндр, имеющий круглое сечение. Предпочтительно, токоприемный стержень расположен точно по центру внутри образующего аэрозоль субстрата таким образом, что он продолжает продольную ось изделия, показанного на Фиг. 2. Как можно видеть на одной из его торцевых поверхностей, токоприемный узел 1020 содержит внутренний сердцевинный токоприемник, который образует второй токоприемник 1022 согласно настоящему изобретению. Указанный сердцевинный токоприемник окружен оболочечным токоприемником, который образует первый токоприемник 1021 согласно настоящему изобретению. Поскольку первый токоприемник 1021 предпочтительно имеет функцию нагрева, данная конфигурация оказывается полезной с точки зрения непосредственной передачи тепла на окружающий образующий аэрозоль субстрат. В дополнение, цилиндрическая форма токоприемного штыря обеспечивает в высокой степени симметричный профиль нагрева, что может быть полезно применительно к стержнеобразному генерирующему аэрозоль изделию.
На Фиг. 8-10 схематически показаны другие генерирующие аэрозоль изделия 400, 500, 600, содержащие дополнительные варианты осуществления токоприемного узла, который представляет собой часть нагревательного узла согласно настоящему изобретению. Изделия 400, 500, 600 очень схожи с изделием 100, показанным на Фиг. 1 и 2, в частности в том, что касается общей компоновки изделия. Поэтому схожие или идентичные элементы обозначены такими же ссылочными номерами, что на Фиг. 1 и Фиг. 2, но увеличенными на 300, 400 и 500.
В отличие от изделия 100, показанного на Фиг. 1 и 2, генерирующее аэрозоль изделие 400 согласно Фиг. 8 содержит нитевидный токоприемный узел 420. Иначе говоря, первый и второй токоприемники 421, 422 представляют собой нити, которые скручены друг с другом таким образом, что они образуют скрученную пару нитей. Указанная пара нитей расположена по центру внутри образующего аэрозоль субстрата 430 в непосредственном контакте с субстратом 430. Указанная пара нитей по существу проходит вдоль длины изделия 400. Первый токоприемник 421 представляет собой нить, изготовленную из ферромагнитной нержавеющей стали и вследствие этого имеющую, главным образом, функцию нагрева. Второй токоприемник 422 представляет собой нить, изготовленную из мю-металла или пермаллоя и вследствие этого служащую, главным образом, в качестве температурного маркера.
Генерирующее аэрозоль изделие 500 согласно Фиг. 9 содержит токоприемный узел 520 в виде частиц. Оба из первого токоприемника 521 и второго токоприемника 522 содержат множество токоприемных частиц, распределенных внутри образующего аэрозоль субстрата 530 изделия 500. Предпочтительно, токоприемные частицы находятся в непосредственном физическом контакте с образующим аэрозоль субстратом 530. Токоприемные частицы первого токоприемника 521 изготовлены из ферромагнитной нержавеющей стали и вследствие этого служат, главным образом, для нагрева окружающего образующего аэрозоль субстрата 530. В отличие от этого, токоприемные частицы второго токоприемника 422 изготовлены из мю-металла или пермаллоя и вследствие этого служат, главным образом, в качестве температурного маркера.
Генерирующее аэрозоль изделие 600 согласно Фиг. 10 содержит токоприемный узел 600, содержащий первый токоприемник 621 и второй токоприемник 622, которые имеют разные геометрические конфигурации. Первый токоприемник 621 представляет собой токоприемник в виде частиц, содержащий множество токоприемных частиц, распределенных в образующем аэрозоль субстрате 630. Благодаря тому, что он по своей природе состоит из частиц, первый токоприемник 621 предоставляет большую площадь поверхности для окружающего образующего аэрозоль субстрата 630, что обеспечивает преимущество, состоящее в улучшении теплопередачи. Соответственно, состоящая из частиц конфигурация первого токоприемника 621 специально выбрана в отношении функции нагрева. В отличие от этого, второй токоприемник 622 главным образом имеет функцию регулирования температуры и, следовательно, не нуждается в очень большой площади поверхности. Соответственно, второй токоприемник 622 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой токоприемную полоску, проходящую внутри образующего аэрозоль субстрата 630 через центр генерирующего аэрозоль изделия 600.
На Фиг. 11 схематически показан второй иллюстративный вариант осуществления генерирующей аэрозоль системы 2001 согласно настоящему изобретению. Система 2001 очень схожа с системой 1, показанной на Фиг. 1, за исключением токоприемного узла. В связи с этим схожие или идентичные элементы обозначены такими же ссылочными номерами, что и на Фиг. 1 и 2, но увеличенными на 2000. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 1, токоприемный узел 2060 нагревательного узла 2005 согласно варианту осуществления по Фиг. 11 представляет собой часть генерирующего аэрозоль устройства 2010. Таким образом, система 2001 содержит нагревательный узел 2005 согласно настоящему изобретению, который представляет собой исключительно часть генерирующего аэрозоль устройства 2010.
Соответственно, генерирующее аэрозоль изделие 2100 не содержит какого-либо токоприемного узла. Таким образом, изделие 2100 в целом соответствует изделию 100, показанному на Фиг. 1 и 2, но не имеет токоприемного узла.
Аналогичным образом, генерирующее аэрозоль устройство 2010 по Фиг. 11 в целом соответствует устройству 10, показанному на Фиг. 1. В отличие от последнего, устройство 2010 содержит все части нагревательного узла 2005. Иначе говоря, устройство 2010 содержит индукционный источник, содержащий спиральную катушку 2030 индуктивности, которая окружена по окружности цилиндрической приемной полостью 2020. В дополнение, устройство также содержит токоприемный узел 2060, который расположен внутри приемной полости таким образом, чтобы подвергаться воздействию электромагнитного поля, генерируемому катушкой 2030 индуктивности.
Токоприемный узел 2060 представляет собой токоприемную пластину. Своим дальним концом 2064 токоприемная пластина 2060 расположена в нижней части приемной полости 2020 устройства 2010. Отсюда токоприемная пластина проходит во внутреннее пространство приемной полости 2020 в направлении отверстия приемной полости 2020. Отверстие приемной полости 2020 расположено на ближнем конце 2014 генерирующего аэрозоль устройства 2010, обеспечивая таким образом возможность вставки генерирующего аэрозоль изделия 2100 в приемную полость 2020.
Как можно видеть, в частности, из Фиг. 12, токоприемный узел 2060 устройства 2010 согласно Фиг. 11 представляет собой двухслойную токоприемную пластину, очень схожую с двухслойным токоприемным узлом 120, показанным на Фиг. 1-3. В отличие от последнего, дальний свободный конец 2063 токоприемного узла 2060 сужается, так что обеспечивается возможность легкого проникновения пластинообразного токоприемного узла в образующий аэрозоль субстрат 2130 внутри дальнего конца генерирующего аэрозоль изделия 2100.
Помимо этого, токоприемный узел 2060 и нагревательный узел 2005 генерирующей аэрозоль системы 2001 согласно Фиг. 11 показывают такой же профиль зависимости сопротивления от температуры, что и генерирующая аэрозоль система по Фиг. 1, то есть профиль, показанный на Фиг. 4.На
На Фиг. 13, Фиг. 14 и Фиг. 15 показаны дополнительные варианты осуществления токоприемных узлов 2160, 2260, 2360 согласно настоящему изобретению, которые могут в качестве альтернативы использоваться с устройством согласно Фиг. 11. Токоприемные узлы 2160, 2260 и 360 в основном соответствуют токоприемным узлам 220, 320 и 1020, показанным на Фиг. 5, Фиг. 6 и Фиг. 7 соответственно. В связи с этим, большинство признаков и преимуществ этих токоприемных узлов 2160, 2260, 2360 были описаны в отношении токоприемных узлов 220, 320, 1020 и поэтому не будут описаны повторно. Аналогично токоприемному узлу 120, соответствующий дальний свободный конец 2163, 2263, 2361 токоприемных узлов 2160, 2260, 2360 сужается для облегчения проникновения в образующий аэрозоль субстрат.
На Фиг. 16-18 схематически проиллюстрированы дополнительные варианты осуществления генерирующих аэрозоль систем 2701, 2801, 2901 согласно настоящему изобретению, в которых соответствующий индукционный нагревательный узел 2705, 2805, 2905 представляет собой исключительно часть соответствующего генерирующего аэрозоль устройства 2710, 2810, 2910. Системы 2701, 2801 и 2901 очень схожи с системой 2001, показанной на Фиг. 11, в частности в том, что касается общей компоновки устройств 2710, 2810, 2910 и изделий 2700, 2800, 2900. Таким образом, схожие или идентичные элементы устройств обозначены такими же ссылочными номерами, что и на Фиг. 11, но увеличенными на 700, 800 и 900 соответственно.
В отличие от устройства 2010, показанного на Фиг. 11, генерирующее аэрозоль устройство 2710 генерирующей аэрозоль системы 2701 согласно Фиг. 16 содержит токоприемный узел 2760, в котором первый токоприемник (сусцептор) 2761 и второй токоприемник 2762 имеют разные геометрические конфигурации. Первый токоприемник 2761 представляет собой однослойную токоприемную пластину, схожую с двухслойным токоприемным узлом 2060, показанным на Фиг. 11 и Фиг. 12, но не имеющее второго токоприемного слоя. В данной конфигурации первый токоприемник 2761 в целом образует индукционную нагревательную пластину, поскольку он имеет, главным образом, функцию нагрева. В отличие от этого, второй токоприемник 2762 представляет собой токоприемную гильзу, которая образует по меньшей мере участок окружной внутренней боковой стенки приемной полости 2720. Разумеется, возможна также обратная конфигурация, при которой первый токоприемник может представлять собой токоприемную гильзу, образующую по меньшей мере участок окружной внутренней стенки цилиндрической приемной полости 2720, в то время как второй токоприемник может представлять собой однослойную токоприемную пластину, подлежащую вставке в образующий аэрозоль субстрат. В последней конфигурации первый токоприемник может образовывать нагреватель в виде индукционной печи или нагревательную камеру. В любой из этих конфигураций первый и второй токоприемники 2761, 2762 расположены в разных местах внутри генерирующего аэрозоль устройства 2710, расположенных на расстоянии друг от друга, но по-прежнему находящихся в тепловой близости друг к другу.
Генерирующее аэрозоль устройство 2810 генерирующей аэрозоль системы 2801, показанной на Фиг. 17 , содержит токоприемный узел 2860, представляющий собой токоприемную чашку, и таким образом реализован нагреватель в виде индукционной печи или нагревательная камера. В данной конфигурации первый токоприемник 2861 представляет собой токоприемную гильзу, образующую боковую стенку чашеобразного токоприемного узла 2860 и, следовательно, по меньшей мере участок внутренней боковой стенки цилиндрической приемной полости 2820. В отличие от этого, второй токоприемник 2862 образует нижнюю часть чашеобразного токоприемного узла 2860. Оба из первого и второго токоприемников 2861, 2862 находятся в тепловой близости к образующему аэрозоль субстрату 2130 генерирующего аэрозоль изделия 2100 при его размещении в приемной полости 2820 устройства 2810.
Генерирующее аэрозоль устройство 2910 генерирующей аэрозоль системы 2901, показанной на Фиг. 18, содержит токоприемный узел 2960, который представляет собой многослойную токоприемную гильзу. В данной конфигурации второй токоприемник 2962 образует наружную стенку многослойной токоприемной гильзы, в то время как первый токоприемник 2961 образует внутреннюю стенку многослойной токоприемной гильзы. Такая специфическая компоновка первого и второго токоприемников 2961, 2962 является предпочтительной, поскольку таким образом первый токоприемник 2961, используемый, в основном, для нагрева субстрата 2130, располагается ближе к субстрату 2130. Предпочтительно, токоприемный узел 2960 также образует нагреватель в виде индукционной печи или нагревательную камеру.
На Фиг. 19 схематически показан еще один вариант осуществления генерирующей аэрозоль системы 3701 согласно настоящему изобретению. Система 3701 очень схожа с системой 2701, показанной на Фиг. 16. В связи с этим, схожие или идентичные элементы обозначены такими же ссылочными номерами, что и на Фиг. 16, но увеличенными на 1000. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 16, токоприемный узел 3760 нагревательного узла 3705 согласно варианту осуществления по Фиг. 16 разделен. В то время как первый токоприемник 3761 токоприемного узла 3760 представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия 3100, второй токоприемник 3762 токоприемного узла 3760 представляет собой часть генерирующего аэрозоль устройства 3710. Первый токоприемник (сусцептор) 3761 представляет собой однослойную токоприемную полоску, схожую с двухслойным токоприемным узлом 120, показанным на Фиг. 1-3, но размещенную внутри образующего аэрозоль субстрата 3130 изделия 3100 и не имеющую второго токоприемного слоя. Таким образом, первый токоприемник 3761 в целом образует индукционный нагревательный элемент как неотъемлемую часть изделия 3100. Второй токоприемник 2762 представляет собой токоприемную гильзу, которая образует по меньшей мере участок окружной внутренней боковой стенки приемной полости 2720 с образованием нагревателя в виде индукционной печи или нагревательной камеры. Несмотря на расположение на расстоянии от первого токоприемника 3761, второй токоприемник 3762 по-прежнему находится в тепловой близости к первому токоприемнику 3761 и образующему аэрозоль субстрату 3130, и таким образом обеспечивается возможность его удобного использования в качестве температурного маркера.
Применительно ко всем трем вариантам осуществления, показанным на Фиг. 16-19, первый токоприемник предпочтительно изготовлен из ферромагнитной нержавеющей стали, которая оптимизирована для нагрева образующего аэрозоль субстрата. В отличие от этого, второй токоприемник предпочтительно изготовлен из мю-металла или пермаллоя, который является подходящим материалом для температурного маркера.
Настоящее изобретение относится к сусцепторному узлу для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля. Сусцепторный узел содержит первый сусцептор, содержащий материал первого сусцептора, и второй сусцептор, содержащий материал второго сусцептора. Материалы первого и второго сусцепторов выбраны таким образом, что во время предварительного нагрева сусцепторного узла, начинающегося при комнатной температуре, профиль зависимости сопротивления от температуры сусцепторного узла имеет минимальное значение сопротивления в температурном диапазоне ±5°C относительно температуры Кюри материала второго сусцептора. Настоящее изобретение также относится к индукционному нагревательному узлу, генерирующему аэрозоль устройству и генерирующей аэрозоль системе, содержащим такой сусцепторный узел. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 19 ил.
1. Сусцепторный узел для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, причем сусцепторный узел содержит первый сусцептор, содержащий материал первого сусцептора, и второй сусцептор, содержащий материал второго сусцептора, причем материалы первого и второго сусцепторов выбраны таким образом, что во время предварительного нагрева сусцепторного узла, начинающегося при комнатной температуре, профиль зависимости сопротивления от температуры сусцепторного узла имеет минимальное значение сопротивления в температурном диапазоне ±5°С относительно температуры Кюри материала второго сусцептора.
2. Сусцепторный узел по п. 1, в котором материал второго сусцептора имеет температуру Кюри ниже 350°С, в частности ниже 300°С, предпочтительно ниже 250°С, наиболее предпочтительно ниже 200°С.
3. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал первого сусцептора имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, а материал второго сусцептора имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления.
4. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором второй сусцептор содержит одно из мю-металла или пермаллоя.
5. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал первого сусцептора является электропроводным и/или одним из парамагнитного, ферромагнитного или ферримагнитного.
6. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал первого сусцептора содержит одно из следующего: алюминий, железо, никель, медь, бронзу, кобальт, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, ферритную нержавеющую сталь, мартенситную нержавеющую сталь или аустенитную нержавеющую сталь.
7. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый сусцептор и второй сусцептор находятся в тесном физическом контакте друг с другом.
8. Сусцепторный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый сусцептор или второй сусцептор или оба из первого и второго сусцепторов, в частности весь сусцепторный узел, представляют собой одно из следующего: сусцептор в виде частиц, или сусцепторную нить, или сусцепторную сетку, или сусцепторный фитиль, или сусцепторный штырь, или сусцепторный стержень, или сусцепторную пластину, или сусцепторную полоску, или сусцепторную гильзу, или сусцепторную чашку, или цилиндрический сусцептор, или плоский сусцептор.
9. Генерирующее аэрозоль изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат и сусцепторный узел по любому из пп. 1-8 для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля.
10. Индукционный нагревательный узел, выполненный с возможностью индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата до заданной рабочей температуры, причем нагревательный узел содержит
индукционный источник, выполненный с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля; и
сусцепторный узел по любому из пп. 1-8 для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником.
11. Нагревательный узел по п. 10, дополнительно содержащий контроллер, функционально соединенный с индукционным источником и выполненный с возможностью управления работой индукционного источника, в частности, в конфигурации с замкнутым контуром, для управления нагревом образующего аэрозоль субстрата до заданной рабочей температуры.
12. Нагревательный узел по п. 11, в котором контроллер выполнен с возможностью определения, во время нагрева нагревательного узла в направлении рабочей температуры, минимального значения кажущегося сопротивления, указывающего минимальное значение сопротивления сусцепторного узла.
13. Нагревательный узел по любому из пп. 10-12, в котором материал второго сусцептора имеет температуру Кюри по меньшей мере на 20°С, в частности по меньшей мере на 50°С, более конкретно по меньшей мере на 100°С, предпочтительно по меньшей мере на 150°С, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 200°С ниже рабочей температуры.
14. Генерирующее аэрозоль устройство для генерирования аэрозоля в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата, причем устройство содержит
приемную полость для размещения подлежащего нагреву образующего аэрозоль субстрата;
индукционный нагревательный узел по любому из пп. 10-13 для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри указанной приемной полости.
15. Генерирующая аэрозоль система, содержащая генерирующее аэрозоль устройство и генерирующее аэрозоль изделие для использования с указанным генерирующим аэрозоль устройством; система также содержит индукционный нагревательный узел по любому из пп. 10-13, причем индукционный источник нагревательного узла представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия, причем первый сусцептор сусцепторного узла представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия, а второй сусцептор сусцепторного узла представляет собой часть генерирующего аэрозоль изделия или часть генерирующего аэрозоль устройства.
| Тачка | 1932 |
|
SU32931A1 |
| ИЗДЕЛИЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ,С ТОКОПРИЕМНИКОМ, СОСТОЯЩИМ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ МАТЕРИАЛОВ | 2015 |
|
RU2645205C1 |
| СУБСТРАТ, ОБРАЗУЮЩИЙ АЭРОЗОЛЬ, И СИСТЕМА ПОДАЧИ АЭРОЗОЛЯ | 2015 |
|
RU2606866C1 |
| EP 2996504 A1, 23.03.2016 | |||
| EP 2975958 B1, 01.03.2017 | |||
| KR 1020180059918 A, 05.06.2018 | |||
| WO 2016184929 A1, 24.11.2016. | |||
