ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ОБРАЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЬ СУБСТРАТА Российский патент 2023 года по МПК A24F40/465 

Настоящее изобретение относится к индукционному нагревательному узлу для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата. Настоящее изобретение также относится к генерирующему аэрозоль устройству и к генерирующей аэрозоль системе, содержащей такой индукционный нагревательный узел.

Генерирующие аэрозоль системы на основе индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата, который способен образовывать вдыхаемый аэрозоль при нагреве, общеизвестны из предшествующего уровня техники. Для нагрева образующего аэрозоль субстрата такие системы могут содержать индукционный нагревательный узел, содержащий индукционный источник и сусцептор (токоприемник). Индукционный источник выполнен с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля, которое индуцирует по меньшей мере одно из генерирующих тепло вихревых токов или потерь на гистерезис в сусцептора (токоприемнике). Хотя индукционный источник обычно представляет собой часть генерирующего аэрозоль устройства, сусцептор (токоприемник) 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 сусцептор (токоприемник) расположен таким образом, чтобы он находится в тепловой близости к субстрату или в непосредственном физическом контакте с ним во время работы системы.

Для регулирования температуры субстрата были предложены сусцепторные (токоприемные) узлы, содержащие первый и второй сусцепторы (токоприемники), выполненные из различных материалов. Материал первого сусцептора (токоприемника) оптимизирован в отношении потерь тепла и, таким образом, эффективности нагрева. В отличие от этого, материал второго сусцептора (токоприемника) используют как температурный маркер. Для этого материал второго сусцептора (токоприемника) выбирают таким образом, чтобы он имел температуру Кюри, соответствующую заданной рабочей температуре сусцепторного (токоприемного) узла. Магнитные свойства второго сусцептора (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, потребляемого индукционным источником, можно определить момент, когда материал второго сусцептора (токоприемника) достиг своей температуры Кюри и, таким образом, момент, когда достигнута заданная рабочая температура.

Однако при отслеживании изменения электрического тока, потребляемого индукционным источником, может оказаться затруднительным проведение различия между ситуацией, когда материал второго сусцептора (токоприемника) достиг своей температуры Кюри, и ситуацией, когда пользователь осуществляет затяжку, в частности первую затяжку, во время которой электрический ток показывает схожее изменение характеристик. Изменение электрического тока во время осуществления затяжки пользователем происходит из-за охлаждения сусцепторного (токоприемного) узла вследствие втягивания воздуха через генерирующее аэрозоль изделие при осуществлении затяжки пользователем. Охлаждение приводит к временному изменению электрического сопротивления сусцепторного (токоприемного) узла. Это, в свою очередь, приводит к соответствующему изменению электрического тока, потребляемого индукционным источником. Обычно охлаждению сусцепторного (токоприемного) узла во время осуществления затяжки пользователем противодействует контроллер путем временного увеличения мощности нагрева. Тем не менее, это инициируемое контроллером временное увеличение мощности нагрева может приводить к неблагоприятным последствиям, состоящим в нежелательном перегреве сусцепторного (токоприемного) узла, в случае, если отслеживаемое изменение электрического тока, которое на самом деле обусловлено тем, что материал второго сусцепторного (токоприемника) достиг своей температуры Кюри, ошибочно идентифицировано как следствие осуществления затяжки пользователем.

Следовательно, было бы желательно иметь индукционный нагревательный узел с преимуществами решений предшествующего уровня техники, но без их ограничений. В частности, было бы желательно иметь индукционный нагревательный узел, который обеспечивал бы возможность усовершенствованного регулирования температуры.

Согласно настоящему изобретению, предложен индукционный нагревательный узел, выполненный с возможностью индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата до заданной рабочей температуры. Нагревательный узел содержит индукционный источник, выполненный с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля. Нагревательный узел также содержит сусцепторный (токоприемный) узел для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником. Сусцепторный (токоприемный) узел содержит первый сусцептор (токоприемник), содержащий материал первого сусцептора (токоприемника), и второй сусцептор (токоприемник). Предпочтительно, второй сусцептор (токоприемник) содержит материал второго сусцептора (токоприемника), имеющий температуру Кюри по меньшей мере на 20 градусов по Цельсию ниже рабочей температуры нагревательного узла.

Согласно настоящему изобретению, было выяснено, что температурный промежуток по меньшей мере 20 градусов между температурой Кюри материала второго сусцептора (токоприемника) и рабочей температурой нагревательного узла является достаточно большим для надежного использования температуры Кюри материала второго сусцептора (токоприемника) в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска неправильной интерпретации как следствия осуществления затяжки пользователем.

Предпочтительно, материал второго сусцептора (токоприемника) имеет 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 сусцептора (токоприемника) и рабочей температурой нагревательного узла обеспечивает преимущество, состоящее в улучшении правильной идентификации температурного маркера и, таким образом, в повышении надежности регулирования температуры.

Указанная заданная 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.

Соответственно, материал второго сусцептора (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. Таким образом обеспечивается правильная идентификация температурного маркера.

В контексте данного документа термин «сусцептор (токоприемник)» обозначает элемент, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло при воздействии на него переменного электромагнитного поля. Это может быть результатом потерь на гистерезис и/или вихревых токов, индуцируемых в сусцепторе (токоприемнике), в зависимости от электрических и магнитных свойств сусцепторного (токоприемного) материала. Потери на гистерезис возникают в ферромагнитных или ферримагнитных сусцепторах (токоприемниках) в связи с перемагничиванием магнитных доменов внутри материала под действием переменного электромагнитного поля. Вихревые токи могут быть индуцированы, если сусцептор (токоприемник) является электропроводным. В случае электропроводного ферромагнитного или ферримагнитного сусцептора (токоприемника) тепло может генерироваться вследствие как вихревых токов, так и потерь на гистерезис.

Согласно настоящему изобретению, материал второго сусцептора (токоприемника) представляет собой по меньшей мере ферримагнетик или ферромагнитик, имеющий конкретную температуру Кюри. Температура Кюри представляет собой температуру, выше которой ферримагнитный или ферромагнитный материал теряет соответственно свой ферримагнитизм или ферромагнитизм и становится парамагнитным. В дополнение к тому, что он является ферримагнитным или ферромагнитным, материал второго сусцептора (токоприемника) также может быть электропроводным.

Предпочтительно, материал второго сусцептора (токоприемника) может содержать одно из мю-металла или пермаллоя.

В то время как второй сусцептор (токоприемник) главным образом выполнен с возможностью отслеживания температуры сусцепторного (токоприемного) узла, первый сусцептор (токоприемник) предпочтительно выполнен с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. Для этого первый сусцептор (токоприемник) может быть оптимизирован в отношении потерь тепла и, таким образом, эффективности нагрева. Соответственно, материал первого сусцептора (токоприемника) может быть электропроводным и/или представлять собой одно из парамагнетика, ферромагнетика или ферримагнетика. Если материал первого сусцептора (токоприемника) является ферромагнитным или ферримагнитным, то соответствующая температура Кюри материала первого сусцептора (токоприемника) предпочтительно отличается от температуры Кюри второго сусцептора (токоприемника), в частности она является более высокой, чем любая вышеупомянутая типовая рабочая температура, используемая для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Например, материал первого сусцептора (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 сусцептора (токоприемника) может содержать одно из следующего: алюминий, железо, никель, медь, бронзу, кобальт, нелегированную углеродистую сталь, нержавеющую сталь, ферритную нержавеющую сталь, мартенситную нержавеющую сталь или аустенитную нержавеющую сталь.

Предпочтительно, материал первого сусцептора (токоприемника) имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, в то время как материал второго сусцептора (токоприемника) предпочтительно имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Согласно настоящему изобретению, было выяснено, что сусцепторный (токоприемный) узел, содержащий два сусцепторных (токоприемных) материала, имеющих противоположные температурные коэффициенты сопротивления, имеет профиль зависимости сопротивления от температуры, который включает минимальное значение сопротивления в окрестности температуры Кюри материала второго сусцептора (токоприемника), например в окрестности ±5 градусов по Цельсию относительно температуры Кюри материала второго сусцептора (токоприемника). Предпочтительно, это минимальное значение представляет собой абсолютный минимум профиля зависимости сопротивления от температуры. Этот минимум обусловлен противоположным температурным поведением соответствующего электрического сопротивления первого и второго сусцепторных (токоприемных) материалов и магнитными свойствами материала второго сусцептора (токоприемника). После начала нагрева сусцепторного (токоприемного) узла от комнатной температуры сопротивление материала первого сусцептора (токоприемника) увеличивается, в то время как сопротивление материала второго сусцептора (токоприемника) уменьшается с увеличением температуры. Общее кажущееся сопротивление сусцепторного (токоприемного) узла, «видимое» индукционным источником, используемым для индукционного нагрева сусцепторного (токоприемного) узла, определяется комбинацией соответствующих сопротивлений первого и второго сусцепторных (токоприемных) материалов. При достижении температуры Кюри материалом второго сусцептора (токоприемника) снизу, уменьшение сопротивления материала второго сусцептора (токоприемника) обычно преобладает над увеличением сопротивления материала первого сусцептора (токоприемника). Соответственно, общее кажущееся сопротивление сусцепторного (токоприемного) узла снижается в температурном диапазоне, лежащем ниже, в частности приблизительно ниже, температуры Кюри материала второго сусцептора (токоприемника). При температуре Кюри материал второго токоприемника теряет свои магнитные свойства. Это приводит к увеличению поверхностного слоя, доступного для вихревых токов во втором токоприемном материале, что сопровождается резким падением его сопротивления. Таким образом, при дальнейшем увеличении температуры токоприемного узла сверх температуры Кюри материала второго токоприемника, вклад сопротивления материала второго токоприемника в общее кажущееся сопротивление токоприемного узла становится меньшим или даже пренебрежимо малым. Следовательно, после прохождения минимального значения в окрестности температуры Кюри материала второго токоприемника, общее кажущееся сопротивление токоприемного узла в основном определяется увеличением сопротивления материала первого токоприемника. Иначе говоря, общее кажущееся сопротивление токоприемного узла снова увеличивается. Снижение и последующее повышение профиля зависимости сопротивления от температуры в окрестности минимального значения сопротивления приблизительно при температуре Кюри материала второго токоприемника обеспечивает преимущество, состоящее в том, что оно в достаточной степени отличимо от временного изменения общего кажущегося сопротивления во время осуществления затяжки пользователем. В результате обеспечивается возможность надежного использования минимального значения сопротивления в окрестности температуры Кюри материала второго токоприемника в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска его неправильной интерпретации как следствия осуществления затяжки пользователем. Соответственно, дополнительно повышается эффективность предотвращения нежелательного перегрева образующего аэрозоль субстрата.

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, при нагреве первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру. Благодаря этому, регулирование температуры первого токоприемника посредством второго токоприемника является очень точным. Тесный контакт между первым токоприемником и вторым токоприемником может быть реализован с помощью любых подходящих средств. Например, второй токоприемник может быть нанесен на второй токоприемник способом гальванизации, осаждения, нанесения покрытия, плакирования или сварки. Предпочтительные способы включают электролитическое осаждение (гальванизацию), плакирование, нанесение покрытия погружением или нанесение покрытия валиком.

Токоприемный узел согласно настоящему изобретению предпочтительно выполнен с возможностью его активации переменным, в частности высокочастотным, электромагнитным полем. В контексте данного документа 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).

Каждый из первого токоприемника и второго токоприемника или токоприемного узла может иметь разнообразные геометрические конфигурации. 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 токоприемное лезвие, или токоприемную полоску, или токоприемную гильзу, или токоприемную чашу, или цилиндрический токоприемник, или планарный токоприемник.

В качестве примера, по меньшей мере одно из первого токоприемника, второго токоприемника или токоприемного узла может представлять собой одно из нитевидного токоприемника, сетчатого токоприемника или фитильного токоприемника. Такие токоприемники могут обладать преимуществами в отношении их изготовления, геометрической упорядоченности и воспроизводимости, а также их капиллярной функции. Геометрическая упорядоченность и воспроизводимость могут обеспечивать преимущество в отношении как регулирования температуры, так и регулируемого локального нагрева. Капиллярная функция может обеспечивать преимущество при использовании с жидким образующим аэрозоль субстратом. При использовании, любой из этих токоприемников может находиться в непосредственном физическом контакте с образующим аэрозоль субстратом, подлежащим нагреву. Например, первый и/или второй нитевидный токоприемник может быть встроен внутрь образующего аэрозоль субстрата генерирующего аэрозоль изделия. Аналогичным образом, первый и/или второй токоприемник может 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 конфигурации устройство может содержать резервуар для жидкого образующего аэрозоль субстрата. В качестве альтернативы, устройство может быть выполнено с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия, в частности картриджа, который содержит жидкий образующий аэрозоль субстрат и 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 токоприемное лезвие или токоприемный стержень или токоприемный штырь. Предпочтительно, первый токоприемник и второй токоприемник вместе образуют токоприемное лезвие или токоприемный стержень или токоприемный штырь. Например, один из первого или второго токоприемников может образовывать сердечник или внутренний слой токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря, в то время как соответствующий другой из первого или второго токоприемника может образовывать покрытие или оболочку токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря.

В качестве токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного 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 токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря может быть сужающимся или заостренным с тем, чтобы содействовать вставке токоприемного лезвия 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 из которых имеет форму токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря, может представлять собой часть генерирующего аэрозоль устройства. Одним своим концом, в частности дальним концом, токоприемное лезвие или токоприемный стержень или токоприемный штырь могут быть расположены в нижней части приемной полости устройства, в частности закреплены в ней. Отсюда токоприемное лезвие 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, токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря может быть сужающимся или заостренным с тем, чтобы обеспечить возможность легкого проникновения токоприемного лезвия или токоприемного стержня или токоприемного штыря в образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву, например в образующий аэрозоль субстрат, расположенный в дальней концевой части генерирующего аэрозоль изделия.

В каждом случае токоприемное лезвие 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 токоприемного лезвия первый токоприемник и/или второй токоприемник, в частности токоприемный узел, может 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 первого токоприемника и/или второго токоприемника, имеющих форму пластины, в частности токоприемного узла, имеющего форму пластины, 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 чашу. Цилиндрический токоприемник, токоприемная гильза или токоприемная чаша могут образовывать приемную полость, или они могут быть расположены по окружности вокруг приемной полости генерирующего аэрозоль устройства, частью которого может быть нагревательный узел. 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 чаши, может окружать по меньшей мере часть образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву, тем самым образуя нагревательную печь или нагревательную камеру. В частности, каждый из них может образовывать по меньшей мере часть оболочки, обертки, корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль изделия.

Токоприемный узел может представлять собой многослойный токоприемный узел. При этом 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, регулирование температуры первого токоприемника посредством второго токоприемника является достаточно точным, 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 распыления, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, электролитического осаждения или плакирования.

Предпочтительно, второй токоприемник присутствует в виде 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 незащищенными или открытыми для воздействия 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 разных геометрических конфигураций токоприемного узла.

Например, многослойный токоприемный узел может представлять собой продолговатую токоприемную полоску или токоприемное лезвие, имеющие 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) 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). Многослойное токоприемное лезвие может иметь свободный сужающийся конец.

В качестве примера, 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 или между другими двумя противоположными сторонами, перпендикулярными двум противоположным боковым сторонам, образующим 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 такие, как описанные ранее. В данной конфигурации один из первого или второго токоприемников может образовывать сердцевинный слой, который окружен 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 чашу или цилиндрический многослойный токоприемник, в частности такие, как описанные ранее. Один из первого или второго токоприемников может образовывать внутреннюю стенку многослойной токоприемной гильзы или многослойной токоприемной чаши или цилиндрического многослойного токоприемника. Соответствующий другой из первого или второго токоприемников может образовывать наружную стенку многослойной токоприемной гильзы или многослойной токоприемной чаши или цилиндрического многослойного токоприемника. Предпочтительно, именно 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 чаша или цилиндрический многослойный токоприемник могут окружать по меньшей мере часть образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву, в частности они могут образовывать по меньшей мере часть оболочки, обертки, корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль изделия. В качестве альтернативы, многослойная токоприемная гильза или многослойная токоприемная чаша или цилиндрический многослойный токоприемник могут образовывать приемную полость, или они могут быть расположены по окружности вокруг приемной полости генерирующего аэрозоль устройства, частью которого может быть нагревательный узел.

Например, для целей производства генерирующего аэрозоль изделия может быть желательно, чтобы первый и второй токоприемники имели схожие геометрические конфигурации, такие как описанные выше.

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 обязательно должен иметь очень большую площадь 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 температуры Кюри.

Согласно данному аспекту, второй токоприемник может содержать один или более элементов второго токоприемника. Предпочтительно, указанные один или более элементов второго токоприемника являются значительно меньшими по размеру, чем первый токоприемник, то есть они имеют объем меньше, чем объем первого токоприемника. Каждый из одного или более элементов второго токоприемника может находиться в тесном физическом контакте с первым токоприемником. Вследствие этого первый и второй токоприемники имеют по существу одинаковую температуру, что повышает точность регулирования температуры первого токоприемника посредством второго токоприемника, служащего в качестве маркера температуры.

Например, первый токоприемник может иметь форму токоприемного лезвия или токоприемной полоски или токоприемной гильзы или токоприемной чаши, в то время как материал второго токоприемника может иметь форму отдельных накладок, 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 нитевидный или сетчатый первый токоприемник, так и второй токоприемник в виде частиц могут быть, например, встроены в генерирующее аэрозоль изделие и находиться в непосредственном физическом контакте с образующим аэрозоль субстратом, подлежащим нагреву. 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 равномерно 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 токоприемное лезвие, образующее нагревательное лезвие для проникновения в образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву. Аналогичным образом, первый токоприемник может представлять собой токоприемную гильзу или токоприемную чашу, образующие нагревательную печь или нагревательную камеру. В любой из этих конфигураций второй токоприемник может быть расположен в другом месте внутри нагревательного узла, на расстоянии от первого токоприемника, но все же в тепловой близости к первому токоприемнику.

Первый и второй токоприемники могут образовывать разные части токоприемного узла. Например, первый токоприемник может образовывать боковую стеновую часть 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 защитное покрытие. Аналогичным образом, по меньшей мере часть токоприемного узла может содержать защитное покрытие. Защитное покрытие может быть образовано стеклом, керамикой или инертным металлом, сформированными или нанесенными в виде покрытия поверх по меньшей мере части первого токоприемника и/или второго токоприемника или токоприемного узла соответственно. Предпочтительно, защитное покрытие может быть выполнено с возможностью по меньшей мере одного из следующего: предотвращения прилипания образующего аэрозоль субстрата к поверхности токоприемника, предотвращения диффузии материала, например диффузии металла, из материалов сусцептора в образующий аэрозоль субстрат, и повышения механической жесткости токоприемного узла. Предпочтительно, защитное покрытие является неэлектропроводным.

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 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 могут иметь форму, соответствующую форме корпуса 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 производстве. 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 в целом представляет собой планарную катушку, причем ось намотки этой катушки перпендикулярна плоскости, в которой лежит катушка. Плоская спиральная катушка индуктивности может иметь любую требуемую 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 контексте данного документа 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 четырехвитковой плоской спиральной катушки или один слой четырехвитковой плоской спиральной катушки.

Первая и/или вторая катушка индуктивности могут удерживаться внутри одного из кожуха нагревательного узла или основного корпуса или кожуха генерирующего аэрозоль устройства, которое содержит указанный нагревательный узел.Первая и/или вторая катушка индуктивности может быть намотана 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 для пропускания 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, соединенный с источником питания постоянного тока, содержащим индуктивно-емкостную цепь, которая содержит последовательное соединение конденсатора и индуктора.

Индукционный источник предпочтительно выполнен с возможностью генерирования высокочастотного электромагнитного поля. В контексте данного документа, 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 и/или усилители мощности, например, усилитель мощности класса D или класса E. В частности, индукционный источник может быть частью контроллера.

Контроллер может представлять собой общий контроллер или часть общего контроллера генерирующего аэрозоль устройства, частью которого является нагревательный узел согласно настоящему изобретению.

Контроллер и по меньшей мере часть индукционного источника, в частности индукционный источник за исключением индуктора, могут быть расположены на общей печатной плате. Это обеспечивает особое преимущество с точки зрения компактной конструкции нагревательного узла.

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 в окрестности 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, является показателем фактической температуры токоприемного узла.

Для определения фактического кажущегося сопротивления токоприемного узла, которое является показателем фактической температуры 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.

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 перекрытия 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 смещения температуры нагрева является более стабильным и надежным, чем регулирование температуры, основанное на измеренных абсолютных значениях кажущегося сопротивления при требуемой рабочей температуре. Это связано с тем, что измеренное абсолютное значение кажущегося сопротивления, определяемое на основе питающего напряжению и питающего тока, зависит от различных факторов, например таких, как сопротивление электрической схемы индукционного источника и различные контактные сопротивления. Такие факторы подвержены влиянию окружающей среды и могут изменяться со временем и/или между разными индукционными источниками и токоприемными узлами одного и того же типа, в зависимости от производства. Преимущественно такие эффекты по существу сводят на нет значение разности между измеренными абсолютными значениями кажущегося сопротивления. Соответственно, использование значения смещения кажущегося сопротивления для регулирования температуры менее подвержено таким неблагоприятным воздействиям и изменениям.

Значение смещения кажущегося сопротивления для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата до рабочей температуры может быть предварительно определено посредством калибровочного измерения, например, во время изготовления устройства.

Предпочтительно, минимальное значение сопротивления приблизительно при температуре Кюри материала второго токоприемника представляет собой абсолютный минимум профиля зависимости сопротивления от температуры.

В контексте данного документа термин «начиная с комнатной температуры» предпочтительно означает, что минимальное значение сопротивления приблизительно при температуре Кюри материала второго токоприемника достигается на профиле зависимости сопротивления от температуры во время предварительного нагрева, то есть нагрева токоприемного узла от комнатной температуры до 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 при температуре 20 градусов по Цельсию.

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 использования. Например, источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, или в течение периода, кратного шести минутам. В еще одном примере источник питания может иметь достаточную емкость для обеспечения возможности выполнения 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.

Согласно настоящему изобретению, предложено также генерирующее аэрозоль устройство для генерирования аэрозоля путем нагрева образующего аэрозоль субстрата. Устройство содержит приемную полость для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву. Устройство дополнительно содержит индукционный нагревательный узел согласно настоящему изобретению, описанный в данном документе, для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри приемной полости.

В контексте данного документа 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 субстрата. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство представляет собой ингаляционное устройство для генерирования аэрозоля, который непосредственно вдыхается пользователем через рот. В частности, генерирующее аэрозоль устройство представляет собой удерживаемое в руке генерирующее аэрозоль устройство.

В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному 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 и жидких компонентов. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы или дополнительно, образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не являющийся табаком. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно 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 средством или клейким веществом; он может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и быть спрессован или отформован в виде заглушки.

Приемная полость может быть выполнена внутри корпуса 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 также может содержать источник питания, в частности источник питания постоянного тока, такой как батарея. В частности, источник питания может представлять собой общий источник питания генерирующего аэрозоль устройства, который используется, помимо всего прочего, для подачи питающего напряжения питания постоянного тока и питающего постоянного тока на индукционный источник нагревательного узла.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать основной корпус, который предпочтительно содержит по меньшей мере одно из индукционного источника, указанной по меньшей мере одной катушки индуктивности, контроллера, источника питания и по меньшей мере части приемной полости.

В дополнение к основному корпусу, генерирующее аэрозоль устройство может также содержать мундштук, в частности, в случае, если генерирующее аэрозоль изделие, подлежащее использованию с устройством, не содержит мундштука. Мундштук может быть установлен на основном корпусе устройства. Мундштук может быть выполнен с возможностью закрытия приемной полости при установке мундштука на основном корпусе. Для прикрепления мундштука к основному корпусу ближняя концевая часть основного корпуса может содержать магнитное или механическое крепление, например штыковое крепление или защелкивающееся крепление, которое взаимодействует с соответствующей ответной деталью на дальней концевой части мундштука. Если устройство не содержит мундштука, то генерирующее аэрозоль изделие, подлежащее использованию с генерирующим аэрозоль устройством, может содержать мундштук, например фильтрующую заглушку.

Генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха, например выпускное отверстие для воздуха в мундштуке (при его наличии).

Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит тракт для воздуха, проходящий от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха через приемную полость и, возможно, далее к выпускному отверстию для воздуха в мундштуке, при его наличии. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, сообщающееся по текучей среде с приемной полостью. Соответственно, генерирующая аэрозоль система может содержать тракт для воздуха, проходящий от указанного по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха в приемную полость и, возможно, далее через образующий аэрозоль субстрат внутри изделия и через мундштук в рот пользователя.

Дополнительные признаки и преимущества генерирующего аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению уже были описаны в отношении нагревательного узла и повторно описываться не будут.

Согласно настоящему изобретению, предложена также генерирующая аэрозоль система. Система содержит генерирующее аэрозоль устройство, генерирующее аэрозоль изделие для использования с 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, таким образом, эффективности нагрева. Например, первый токоприемник может представлять собой токоприемную полоску, токоприемное лезвие, токоприемный стержень, токоприемный штырь, токоприемную сетку, токоприемную нить или токоприемник в виде частиц, расположенные вместе с образующим аэрозоль субстратом генерирующего аэрозоль изделия.

В отличие от этого, второй токоприемник может быть, главным образом, выполнен с возможностью отслеживания температуры токоприемного узла. Для этого второй токоприемник может представлять собой часть либо генерирующего аэрозоль изделия, либо генерирующего аэрозоль устройства, в частности он может быть расположен в них. В любой конфигурации, если изделие используется с устройством, в частности соединено с ним, то второй токоприемник предпочтительно расположен в тепловой близости или даже в тепловом контакте с первым токоприемником и/или образующим аэрозоль субстратом. 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 быть расположен в нем. 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 быть расположен в нем. 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.

В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль изделие» относится к изделию, содержащему по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, который при 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, который предназначен для нагрева, а не сжигания, с целью выделения летучих соединений, которые могут 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 поперечное сечение.

В дополнение к образующему аэрозоль субстрату и токоприемному узлу, изделие может дополнительно содержать различные элементы.

В частности, изделие может содержать мундштук. В контексте данного документа термин «мундштук» обозначает часть устройства, которая помещается в рот пользователя для непосредственного вдыхания аэрозоля из изделия. Предпочтительно, мундштук содержит фильтр.

Кроме того, изделие может содержать кожух, в частности трубчатую обертку, окружающую по меньшей мере часть образующего аэрозоль субстрата. Обертка может содержать токоприемный узел. Это обеспечивает преимущество, состоящее в возможности однородного и симметричного нагрева образующего аэрозоль субстрата, окруженного токоприемным узлом.

В частности, что касается генерирующего аэрозоль изделия, имеющего стержнеобразную форму, напоминающую обычные сигареты, и/или содержащего твердый образующий аэрозоль субстрат, то это изделие может дополнительно содержать: опорный элемент, имеющий центральный тракт для воздуха, элемент для охлаждения аэрозоля и фильтрующий элемент. Фильтрующий элемент предпочтительно выполняет функцию 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 любая их комбинация могут быть расположены последовательно с образующим аэрозоль стержневым сегментом. 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 поперечное сечение, что и образующий аэрозоль стержневой сегмент.

Кроме того, изделие может содержать кожух или обертку, окружающие по меньшей мере часть образующего аэрозоль субстрата. В частности, изделие может содержать обертку, окружающую по меньшей мере часть разных сегментов и элементов, упомянутых выше, 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 часть 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, чтобы обеспечивать возможность выделения испаренного 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 генерирующей аэрозоль системы согласно настоящему изобретению были описаны в отношении генерирующего аэрозоль устройства и нагревательного узла и повторно описываться не будут.

Настоящее изобретение будет дополнительно описано исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на Фиг. 1 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей генерирующее аэрозоль устройство с индукционным нагревом и генерирующее аэрозоль изделие, причем система содержит нагревательный узел согласно первому примеру варианта осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 2 показано схематическое изображение генерирующего аэрозоль изделия с индукционным нагревом согласно Фиг. 1;

на Фиг. 3 показан вид в перспективе токоприемного узла генерирующего аэрозоль изделия согласно Фиг. 1 и Фиг. 2;

на Фиг. 4 показан график, схематически иллюстрирующий 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 токоприемных узлов;

на Фиг. 11 показано схематическое изображение еще одной генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно второму примеру варианта осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 12 показан вид в перспективе токоприемного узла, включенного в генерирующее аэрозоль устройство, согласно Фиг. 11;

на Фиг. 13-15 показаны альтернативные варианты осуществления токоприемного узла для использования с устройством согласно Фиг. 11;

на Фиг. 16 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно третьему примеру варианта осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 17 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно четвертому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 18 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно пятому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения; и

на Фиг. 19 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы, содержащей нагревательный узел согласно шестому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1 схематически изображен первый пример варианта 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 устройством и содержит образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву.

На Фиг. 2 показаны дополнительные детали генерирующего аэрозоль изделия 100, причем, генерирующее аэрозоль изделие 100 по существу имеет 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, содержащий центральный тракт 141 для воздуха, 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, указанные четыре элемента окружены внешней оберткой 170 для того, чтобы удерживать эти четыре элемента вместе и сохранять необходимую круглую форму сечения стержнеобразного изделия 100. Обертка 170 предпочтительно изготовлена из бумаги. Дополнительные детали изделия, в частности указанных четырех элементов, за исключением особенностей токоприемного узла 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 10 для размещения в ней по меньшей мере дальней части изделия 100. Устройство 10 дополнительно 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 цилиндрическую приемную полость 20 по окружности. Катушка 30 расположена таким образом, что токоприемный узел 120 генерирующего аэрозоль изделия 100 подвергается воздействию электромагнитного поля при взаимодействии изделия 100 с устройством 10. Таким образом, при активации индукционного источника токоприемный узел 120 нагревается под действием вихревых токов и/или потерь на гистерезис, которые индуцированы переменным электромагнитным полем, в зависимости от магнитных и электрических свойств токоприемных материалов токоприемного узла 120. Токоприемный узел 120 нагревается до тех пор, пока не достигнет рабочей температуры, достаточной для испарения образующего аэрозоль субстрата 130, окружающего токоприемный узел 120 внутри изделия 100.

Внутри дальней части 13 генерирующее аэрозоль устройство 10 дополнительно содержит источник 40 питания постоянного тока и контроллер 50 (изображены лишь схематически на Фиг. 1) для питания и управления процессом нагрева. В электронном аспекте индукционный источник, за исключением катушки индуктивности 30, 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 составляют существенные 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 материал второго токоприемника, представляющий собой ферромагнитный или ферримагнитный материал токоприемника, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Вследствие того, что материалы первого и второго токоприемников имеют противоположные температурные коэффициенты сопротивления, и вследствие магнитных свойств материала второго токоприемника токоприемный узел 120 имеет профиль зависимости сопротивления от температуры, который включает минимальное значение сопротивления в окрестности температуры Кюри материала второго токоприемника.

Соответствующий профиль зависимости сопротивления от температуры показан на Фиг. 4. С момента начала нагрева токоприемного узла 120 от комнатной температуры T_R сопротивление материала первого токоприемника увеличивается, в то время как сопротивление материала второго токоприемника уменьшается с увеличением температуры T. Общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120, «видимое» индукционным источником устройства 10, используемым для индукционного нагрева токоприемного узла 120, определяется комбинацией соответствующих сопротивлений материалов первого и второго токоприемников. При достижении температуры T_C Кюри материалом второго токоприемника снизу, уменьшение сопротивления материала второго токоприемника обычно преобладает над увеличением сопротивления материала первого токоприемника. Соответственно, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 уменьшается в диапазоне температур, лежащем ниже, в частности приблизительно ниже, температуры T_C Кюри материала второго токоприемника. При температуре T_C Кюри материал второго токоприемника теряет свои магнитные свойства. Это приводит к увеличению поверхностного слоя, доступного для вихревых токов во втором токоприемном материале, что сопровождается резким падением его сопротивления. Таким образом, при дальнейшем увеличении температуры T токоприемного узла 120 сверх температуры T_C Кюри материала второго токоприемника, вклад сопротивления материала второго токоприемника в общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 становится меньшим или даже пренебрежимо малым. Следовательно, после прохождения через минимальное значение R_min в окрестности температуры T_C Кюри материала второго токоприемника, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 в основном определяется увеличением сопротивления материала первого токоприемника. Иначе говоря, общее кажущееся сопротивление R_a токоприемного узла 120 снова увеличивается в направлении рабочего сопротивления R_op при рабочей температуре T_op. Снижение и последующее повышение профиля зависимости сопротивления от температуры вблизи минимального значения R_min в окрестности температуры T_C Кюри материала второго токоприемника обеспечивает преимущество, состоящее в том, что оно является в достаточной степени отличимым от временного изменения общего кажущегося сопротивления во время осуществления затяжки пользователем. В результате обеспечивается возможность надежного использования минимального значения сопротивления R_a в окрестности температуры T_C Кюри материала второго токоприемника в качестве температурного маркера для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата без риска его ошибочной интерпретации как следствия осуществления затяжки пользователем. Соответственно, обеспечивается возможность эффективного предотвращения нежелательного перегрева образующего аэрозоль субстрата.

Для регулирования температуры нагрева образующего аэрозоль субстрата, чтобы она соответствовала требуемой рабочей температуре T_op, контроллер 50 устройства 10, показанного на Фиг. 1, выполнен с возможностью управления работой индукционного источника в конфигурации с обратной связью и со смещением таким образом, чтобы фактическое кажущееся сопротивление поддерживалось равным значению, которое соответствует сумме определенного минимального значения R_min кажущегося сопротивления R_a и заданного значения ΔR_offset смещения. Значение ΔR_offset смещения перекрывает 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 температуры нагрева на основе заданного целевого значения кажущегося сопротивления при рабочей температуре T_op. Кроме того, регулирование смещения 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 выше суммы заданного минимального значения кажущегося сопротивления и заданного значения смещения кажущегося сопротивления, то процесс нагрева может быть остановлен путем прерывания генерирования переменного электромагнитного поля, то есть путем отключения индукционного источника или по меньшей мере путем уменьшения выходной мощности индукционного источника. Если фактическое кажущееся сопротивление ниже суммы заданного минимального значения кажущегося сопротивления и заданного значения смещения кажущегося сопротивления, то процесс нагрева может быть возобновлен путем возобновления генерирования переменного электромагнитного поля, то есть путем повторного очередного включения индукционного источника или путем повторного увеличения выходной мощности индукционного источника.

В данном варианте осуществления рабочая температура составляет приблизительно 370 градусов по Цельсию. Эта температура представляет собой обычную рабочую температуру для нагрева, но не сжигания образующего аэрозоль субстрата. Чтобы обеспечить достаточно большой температурный промежуток, составляющий по меньшей мере 20 градусов по Цельсию, между маркерной температурой при температуре T_C Кюри 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, показанного на Фиг. 2, представляет собой многослойный токоприемный узел, более конкретно двухслойный токоприемный узел. Он содержит первый слой, образующий первый токоприемник 121, и второй слой, образующий второй токоприемник 122, который расположен на первом слое и непосредственно присоединен к нему. В то время как первый токоприемник 121 оптимизирован в отношении потерь тепла и, таким образом, эффективности нагрева, второй токоприемник 122 в основном представляет собой функциональный токоприемник, используемый в качестве температурного маркера, как описано выше. Токоприемный узел 120 выполнен в виде продолговатой полоски, имеющей длину L, равную 12 миллиметрам, и ширину W, равную 4 миллиметрам, то есть 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 выше 400°C, например из нержавеющей стали марки 430. Она имеет толщину приблизительно 35 микрометров. Второй токоприемник 122 представляет собой полоску из мю-металла или пермаллоя, имеющего температуру Кюри ниже рабочей температуры. Она имеет толщину приблизительно 10 микрометров. Токоприемный узел 120 выполнен путем нанесения полоски второго токоприемника на полоску первого токоприемника способом плакирования.

На Фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления токоприемного узла 220 в форме полоски, который схож с вариантом осуществления токоприемного узла 120, показанного 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, характеристики теплового расширения первого и третьего токоприемников 221, 223 по существу одинаковы. Это обеспечивает преимущество, состоящее в создании слоистой структуры с высокой степенью симметричности, по существу не показывающей деформаций вне плоскости. Кроме того, трехслойный токоприемный узел согласно Фиг. 5 обеспечивает более высокую механическую стабильность.

На Фиг. 6 показан еще один вариант осуществления токоприемного узла 320 в форме полоски, который, в качестве альтернативы, может использоваться в изделии, показанном на Фиг. 2, вместо двухслойного токоприемника 120. Токоприемный узел 320 согласно Фиг. 6 образован из первого токоприемника 321, который непосредственно соединен 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, имеющую размеры 3 миллиметра на 2 миллиметра на 10 микрометров. Второй токоприемник 322 в форме накладки нанесен на первый токоприемник 321 в форме полоски путем гальванизации. Хотя второй токоприемник 322 значительно меньше, чем первый токоприемник 321, он по-прежнему достаточен для обеспечения возможности точного регулирования температуры нагрева. Токоприемный узел 320 согласно на Фиг. 6 обеспечивает преимущество, состоящее в значительной экономии материала второго токоприемника. В дополнительных вариантах осуществления (не показаны) могут присутствовать накладки в количестве, большем одной, расположенные 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 является цилиндрическим и имеет круглое поперечное сечение. Предпочтительно, токоприемный стержень расположен по центру внутри образующего аэрозоль субстрата таким образом, что он проходит по продольной оси 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. Сердцевинный токоприемник окружен оболочным токоприемником, который образует первый токоприемник 1021 согласно настоящему изобретению. Поскольку первый токоприемник 1021 предпочтительно имеет функцию нагрева, данная конфигурация обеспечивает преимущество с точки зрения непосредственной теплопередачи на окружающий образующий аэрозоль субстрат. В дополнение, цилиндрическая форма токоприемного штыря обеспечивает профиль нагрева с очень высокой степенью симметрии, что может обеспечивать преимущество применительно к стержнеобразному генерирующему аэрозоль изделию.

На Фиг. 8-10 схематически изображены разные 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 отношении общей компоновки изделия. Поэтому схожие или идентичные признаки обозначены теми же ссылочными номерами, что и на Фиг. 1 и 2, но с увеличением на 300, 400 и 500 соответственно.

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 и находится 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 таким образом выполняет в основном функцию нагрева. Второй токоприемник 422 представляет собой нить, изготовленную из мю-металла или пермаллоя, и таким образом служит в основном 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. Таким образом, токоприемные частицы находятся в непосредственном физическом контакте с образующим аэрозоль субстратом 530. Токоприемные частицы первого токоприемника 521 изготовлены из ферромагнитной нержавеющей стали и таким образом служат в основном для нагрева окружающего образующего аэрозоль субстрата 530. В отличие от этого, токоприемные частицы второго токоприемника 422 изготовлены из мю-металла или пермаллоя и таким образом служат в основном 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 своей структуре в виде частиц, первый токоприемник 621 предоставляет большую площадь поверхности для окружающего образующего аэрозоль субстрата 630, что обеспечивает преимущество, состоящее в улучшении теплопередачи. Соответственно, конфигурация в виде частиц первого токоприемника 621 специально выбрана с учетом функции нагрева. В отличие от этого, второй токоприемник 622 имеет, в первую очередь, функцию регулирования температуры, и поэтому он не обязательно должен иметь очень большую площадь поверхности. Соответственно, второй токоприемник 622 согласно настоящему изобретению представляет собой токоприемную полоску, проходящую внутри образующего аэрозоль субстрата 630 через центр генерирующего аэрозоль изделия 600.

На Фиг. 11 схематически изображен второй пример варианта 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 признаки обозначены теми же ссылочными номерами, что и на Фиг. 1 и 2, но с увеличением 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.

Соответственно, генерирующее аэрозоль изделие 2100 не содержит какого-либо токоприемного узла. Следовательно, изделие 2100 в основном соответствует изделию 100, показанному на Фиг. 1 и 2, но без токоприемного узла.

Аналогичным образом, генерирующее аэрозоль устройство 2010 по Фиг. 11 в основном соответствует устройству 10, показанному на Фиг. 1. В отличие от последнего, устройство 2010 содержит все части нагревательного узла 2005 согласно настоящему изобретению. Иначе говоря, устройство 2010 содержит индукционный источник, содержащий спиральную катушку 2030 индуктивности, которая окружает цилиндрическую приемную полость 2020 по окружности. В дополнение, устройство также содержит токоприемный узел 2060, который расположен внутри приемной полости таким образом, чтобы подвергаться воздействию электромагнитного поля, генерируемого катушкой 2030 индуктивности.

Токоприемный узел 2060 представляет собой токоприемное лезвие. Своим дальним концом 2064 токоприемное лезвие 2060 расположено в нижней части приемной полости 2020 устройства 2010. Отсюда токоприемное лезвие 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 генерирующее аэрозоль изделия 2100 в приемную полость 2020.

Как можно видеть, в частности, на Фиг. 12, токоприемный узел 2060 устройства 2010 согласно Фиг. 11 представляет собой двухслойное токоприемное лезвие, очень схожее с двухслойным токоприемным узлом 120, показанным на Фиг. 1-3. В отличие от последнего, дальний свободный конец 2063 токоприемного узла 2060 сужается таким образом, что обеспечивается возможность легкого проникновения токоприемного узла, имеющего форму лезвия, в образующий аэрозоль субстрат 2130 внутри дальнего конца генерирующего аэрозоль изделия 2100.

Кроме того, токоприемный узел 2060 и нагревательный узел 2005 генерирующей аэрозоль системы 2001 согласно Фиг. 11 показывают такой же профиль зависимости сопротивления от температуры, что и у генерирующей аэрозоль системы по Фиг. 1, то есть профиль, показанный на Фиг. 4.

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. Следовательно, 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 содействия проникновению в образующий аэрозоль субстрат.

На Фиг. 16-18 схематически изображены 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 отношении общей компоновки устройств 2710, 2810, 2910 и изделий 2700, 2800, 2900. В связи с этим, схожие или идентичные признаки устройств обозначены теми же ссылочными номерами, что и на Фиг. 11, с увеличением 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 2761 и второй токоприемник 2762 имеют разные геометрические конфигурации. Первый токоприемник 2761 представляет собой однослойное токоприемное лезвие, схожее с двухслойным токоприемным узлом 2060, показанным на Фиг. 11 и Фиг. 12, но без второго токоприемного слоя. В данной конфигурации первый токоприемник 1761 в целом образует индукционное нагревательное лезвие, поскольку он имеет в основном функцию нагрева. В отличие от этого, второй токоприемник 2762 представляет собой токоприемную гильзу, которая образует по меньшей мере часть окружной внутренней боковой стенки приемной полости 2720. Разумеется, возможна также обратная конфигурация, в которой первый токоприемник может представлять собой токоприемную гильзу, образующую по меньшей мере часть окружной внутренней боковой стенки цилиндрической приемной полости 2720, в то время как второй токоприемник может представлять собой однослойное токоприемное лезвие, подлежащее вставке в образующий аэрозоль субстрат. В последней конфигурации первый токоприемник может образовывать нагреватель или нагревательную камеру в виде индукционной печи. В любой из этих конфигураций первый и второй токоприемники 2761, 2762 расположены в разных местах внутри генерирующего аэрозоль устройства 2710 на расстоянии друг от друга, но все же в тепловой близости друг к другу.

Генерирующее аэрозоль устройство 2810 генерирующей аэрозоль системы 2801, показанной на Фиг. 17, содержит токоприемный узел 2860, который представляет собой токоприемную чашу, образуя таким образом нагреватель или нагревательную камеру в виде индукционной печи. В данной конфигурации первый токоприемник 2861 представляет собой токоприемную гильзу, образующую окружную боковую стенку чашеобразного токоприемного узла 2860 и, таким образом, по меньшей мере часть 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. Данное особое расположение первого и второго токоприемников 2961, 2962 является предпочтительным, поскольку благодаря ему первый токоприемник 2961, используемый в основном для нагрева образующего аэрозоль субстрата 2130, находится ближе к субстрату 2130. Предпочтительно, токоприемный узел 2960 также образует нагреватель или нагревательную камеру в виде индукционной печи.

На Фиг. 19 схематически изображен еще один вариант осуществления генерирующей аэрозоль системы 3701 согласно настоящему изобретению. Система 3701 очень схожа с системой 2701, показанной на Фиг. 16. Ввиду этого схожие или идентичные признаки обозначены теми же ссылочными номерами, что и на Фиг. 16, но с увеличением на 1000. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 16, токоприемный узел 3760 нагревательного узла 3705 согласно варианту осуществления по Фиг. 16 является разделенным. 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 3761 представляет собой однослойную токоприемную полоску, схожую с двухслойным токоприемным узлом 120, показанным на Фиг. 1-3, но расположенную внутри образующего аэрозоль субстрата 3130 изделия 3100 и не имеющую второго токоприемного слоя. Таким образом, первый токоприемник 1761 в целом образует индукционный нагревательный элемент как неотъемлемую часть изделия 3100. Второй токоприемник 2762 представляет собой токоприемную гильзу, которая образует по меньшей мере часть окружной внутренней боковой стенки приемной полости 2720, образуя нагреватель или нагревательную камеру в виде индукционной печи. Хотя второй токоприемник 3762 расположен на расстоянии от первого токоприемника 3761, он все же находится в тепловой близости к первому токоприемнику 3761 и образующему аэрозоль субстрату 3130, и таким образом обеспечивается возможность его легкого 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 температурного маркера.

Группа изобретений относится к индукционному нагревательному узлу, устройству для генерирования аэрозоля и системе для генерирования аэрозоля. Нагревательный узел содержит индукционный источник, выполненный с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля. Нагревательный узел также содержит сусцепторный узел для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником. Сусцепторный узел содержит первый сусцептор, содержащий материал первого сусцептора, и второй сусцептор. Второй сусцептор содержит материал второго сусцептора, имеющий температуру Кюри по меньшей мере на 50 градусов по Цельсию ниже рабочей температуры нагревательного узла. Обеспечивается точное регулирование температуры. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. 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 для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата под действием переменного магнитного поля, генерируемого индукционным источником, причем сусцепторный узел содержит первый сусцептор, содержащий материал первого сусцептора, и второй сусцептор, содержащий материал второго сусцептора, имеющий температуру Кюри по меньшей мере на 50 градусов по Цельсию ниже рабочей температуры нагревательного узла.

2. Нагревательный узел по п. 1, в котором заданная рабочая температура составляет 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.

3. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал второго сусцептора имеет температуру Кюри 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.

4. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал второго сусцептора 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.

5. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором второй сусцептор содержит одно из мю-металла или пермаллоя.

6. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором материал первого сусцептора является электропроводным и/или одним из парамагнитного, ферромагнитного или ферримагнитного.

7. Нагревательный 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.

8. Нагревательный 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.

9. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый сусцептор и второй сусцептор находятся в тесном физическом контакте друг с другом.

10. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый сусцептор или второй сусцептор или оба, как первый сусцептор, так и второй сусцептор, 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 сусцепторное лезвие, или сусцепторную полоску, или сусцепторную гильзу, или сусцепторную чашу, или цилиндрический сусцептор, или планарный сусцептор.

11. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, 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 предварительного нагрева сусцепторного узла от комнатной температуры к рабочей температуре, минимального значения кажущегося полного сопротивления, достигаемого в температурном диапазоне ±5 градусов по Цельсию относительно температуры Кюри материала второго сусцептора.

13. Нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий источник питания постоянного тока, выполненный с возможностью подачи питающего напряжения постоянного тока и питающего постоянного тока на индукционный источник.

14. Устройство для генерирования аэрозоля путем нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащее приемную полость для размещения образующего аэрозоль субстрата, подлежащего нагреву; и индукционный нагревательный узел по любому из предыдущих пунктов для индукционного нагрева образующего аэрозоль субстрата внутри приемной полости.

15. Система для генерирования аэрозоля, содержащая устройство для генерирования аэрозоля, изделие для генерирования аэрозоля для использования с устройством для генерирования аэрозоля и индукционный нагревательный узел по любому из пп. 1-13, причем индукционный источник нагревательного узла представляет собой часть устройства для генерирования аэрозоля, причем первый сусцептор сусцепторного узла представляет собой часть изделия для генерирования аэрозоля, а второй сусцептор сусцепторного узла представляет собой часть изделия для генерирования аэрозоля или часть устройства для генерирования аэрозоля.