НАГРЕВАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ДЕТАЛЬ, ИЗГОТОВЛЕННУЮ ПОСРЕДСТВОМ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЯ, УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК A24F40/46 

Настоящее изобретение относится к нагревателям для устройств, генерирующих аэрозоль (устройств для генерирования аэрозоля), и способам изготовления таких нагревателей. Более конкретно, изобретение относится к области внешних нагревателей.

Внешние нагреватели содержат нагревательную камеру, в которую вставляется изделие, генерирующее аэрозоль, такое как табачное изделие. Когда нагреватель вырабатывает тепло, нагревая, таким образом, нагревательную камеру, изделие, генерирующее аэрозоль, нагревается до температуры, при которой нагретый аэрозоль высвобождается и может вдыхаться потребителем. Аэрозоль может содержать ароматизаторы, вкусоароматические вещества, никотин или другие желаемые элементы.

Эти нагреватели используются в устройствах, генерирующих аэрозоль (в устройствах для генерирования аэрозоля). Устройства обычно компактны, благодаря чему они помещаются в карман или сумку потребителя, и могут содержать источник питания, такой как батарея, для подачи электропитания на нагреватель. Соответственно, нагреватели должны быть рационально спроектированы таким образом, чтобы они размещались в устройстве, генерирующем аэрозоль, и при этом могли обеспечивать необходимое нагревание изделия, генерирующего аэрозоль, в течение как можно большего времени, предпочтительно на одном заряде источника питания.

Однако проектирование и изготовление эффективного нагревателя может быть очень сложным, что увеличивает стоимость нагревателя и устройства, генерирующего аэрозоль. Кроме того, после выпуска на рынок некоторой модели нагревателя, потенциальные затраты и риски, связанные с созданием нового типа нагревателя, обычно приводят к тому, что менее эффективные модели задерживаются на рынке на более длительный срок.

В документе EA201290240 A1 описывается электронагреваемая курительная система для приема образующего аэрозоль субстрата. Система содержит по меньшей мере один нагреватель для нагревания образующего аэрозоль субстрата и получения аэрозоля и источник электроэнергии для питания указанного по меньшей мере одного нагревателя. По меньшей мере один нагреватель содержит одну или более электропроводящих дорожек (103, 203, 303, 403, 503) на электроизолирующей подложке (101, 201, 301, 401, 501). В одном варианте системы одна или более электропроводящих дорожек (103, 203, 303, 403, 503) имеют такой температурный коэффициент характеристик сопротивления, что одна или более электропроводящих дорожек могут действовать в качестве резистивных нагревателей и в качестве датчика температуры. В другом варианте системы электронагреваемая курительная система дополнительно включает теплоизоляционный материал (507) для изоляции указанного по меньшей мере одного нагревателя с наружной поверхности электронагреваемой курительной системы.

Таким образом, было бы желательно обеспечить способ изготовления внешних нагревателей, который допускал бы большую гибкость в таких аспектах как конструкция, форма и материалы, которые могут быть выбраны для изготовления нагревателя, без обязательного увеличения производственных затрат.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления нагревателя для устройства, генерирующего аэрозоль, который направлен на минимизацию вышеуказанных недостатков.

Этот способ включает: образование корпуса нагревателя, содержащего раму корпуса нагревателя и нагревательный элемент, причем корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, при этом указанный нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры, и при этом по меньшей мере часть корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства.

Выражение «аддитивное производство» используется для обозначения технологии производства, которая используется для последовательного нанесения материала с послойным образованием трехмерного изделия под контролем компьютера. Это выражение обычно используется, в частности, для указания на трехмерную печать (3D-печать), которая представляет собой процесс последовательного нанесения ряда слоев материала в значительной степени аналогично тому, как струйный принтер наносит краску, и в котором многократные проходы печатной головки формируют объект. Однако следует иметь в виду, что доступные модификации процесса аддитивного производства более разнообразны и включают процессы, основанные на экструзии и спекании, и выражение «аддитивное производство» следует понимать как включающее в себя также такие альтернативные технологии, даже если в соответствии с настоящей заявкой особенно предпочтительно, когда аддитивное производство имеет форму 3D-печати.

Часть нагревательного элемента или часть рамы корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может иметь сложные формы.

Часть нагревательного элемента или часть рамы корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может быть выполнена из широкого спектра материалов, при этом затраты на производство могут оставаться низкими.

Полезно, что применение аддитивного производства для изготовления по меньшей мере части корпуса нагревателя может облегчать получение более эффективных нагревателей, в которых оптимизирована передача тепла между нагревателем и изделием, генерирующим аэрозоль. Применение аддитивного производства также может обеспечивать преимущество, заключающееся в поддержании низких затрат на производство по меньшей мере части корпуса нагревателя. Аналогично, способ согласно первому аспекту настоящего изобретения может быть более гибким, чем другие способы, поскольку аддитивное производство позволяет легче менять конструкцию. Например, обычно не требуется никаких новых специализированных инструментов или другой реорганизации производства. Это может обеспечить возможность ограниченного выпуска определенных конструкций нагревателей без необходимости значительной реструктуризации инструментального оснащения или других производственных процессов. Полученные нагреватели также могут быть более компактными и могут содержать различные декоративные элементы.

Этап образования корпуса нагревателя может включать изготовление нагревательного элемента посредством производства тепловырабатывающего слоя с применением аддитивного производства, при этом тепловырабатывающий слой ограничивает полость, ограниченную внутренней стенкой полости и отверстием полости, таким образом, что указанная часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, образована внутренней стенкой полости и отверстием полости.

Такое устройство дает преимущества, поскольку часть корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, представляет собой слой, который составляет сам нагревательный элемент. Для такого тепловырабатывающего слоя могут использоваться преимущества гибкости аддитивного производства для обеспечения нагревательной камеры, образуемой внутренней стенкой полости и отверстием полости, в которой достигается более эффективный перенос тепла.

Форма тепловырабатывающего слоя может быть такой, что указанная часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, имеет форму подреза.

В данном описании термин «форма подреза» используется для общего обозначения камеры, которая имеет свес, образованный вокруг ее отверстия. Другими словами, камера имеет такую форму, что, если бы камера была полностью заполнена твердым жестким материалом, то попытка удалить этот твердый жесткий материал из камеры через отверстие привела бы к сопротивлению из-за зацепления между частью твердого материала и соответствующей нависающей частью камеры. Примером подрезанного углубления является охватывающая часть двух соответствующих друг другу элементов мозаичной головоломки.

Нагревательные камеры, имеющие форму подреза, могут обеспечивать отличную от обеспечиваемой нагревательными камерами формы без подреза компоновку (и в некоторых случаях такая компоновка предпочтительна). Например, нагревательная камера, имеющая форму с подрезом, может обеспечивать более высокий уровень нагрева выбранной части или частей изделия, расположенных внутри камеры. В отличие от этого нагревательная камера без подреза может лишь обеспечивать равномерный нагрев изделия. Несмотря на такие потенциальные преимущества, нагревательная камера, имеющая форму с подрезом, может не использоваться в традиционных устройствах, генерирующих аэрозоль, поскольку их может быть трудно произвести с использованием традиционных технологий.

Часть нагревательного элемента или часть рамы корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может иметь другие сложные формы, такие как форма трубки, форма чаши, экструдированный профиль, сложная органическая форма, комбинация нескольких геометрических элементов, трубка с текстурированной поверхностью, зажим, сетчатая структура, решетчатая структура, изогнутая поверхность или любая другая форма. Эти формы также могут не использоваться в традиционных устройствах, генерирующих аэрозоль (устройствах для генерирования аэрозоля), поскольку их изготовление с использованием традиционных технологий может быть связано со значительными техническими сложностями.

Этап образования корпуса нагревателя может дополнительно включать обеспечение теплопроводящего слоя на внутренней стенке полости. При такой компоновке теплопроводящий слой обеспечивает промежуточный слой между тепловырабатывающим слоем и изделием, генерирующим аэрозоль (изделием для генерирования аэрозоля), когда изделие находится внутри нагревательной камеры. Это может быть полезным для достижения более равномерного распределения тепла.

Этап образования корпуса нагревателя также может включать обеспечение изоляционного слоя на стороне тепловырабатывающего слоя, противоположной внутренней стенке полости, то есть на стороне, которая находится ближе к внешней поверхности нагревателя. Это может помочь уменьшить количество тепла, которое может достигать внешней поверхности нагревателя, а также внешней поверхности устройства, генерирующего аэрозоль, когда нагреватель установлен в устройство, генерирующее аэрозоль. Это может снизить риск дискомфорта для пользователя.

Этап образования корпуса нагревателя может включать обеспечения рамы корпуса нагревателя и изготовление по меньшей мере части нагревательного элемента непосредственно на раме корпуса нагревателя посредством аддитивного производства. Другими словами, слои, которые образуют нагревательный элемент в результате аддитивного производства, могут быть нанесены на поверхность рамы корпуса нагревателя без промежуточных деталей или этапов изготовления.

Рама корпуса нагревателя, в свою очередь, может быть изготовлена посредством аддитивного производства или любым другим способом. После обеспечения рамы корпуса нагревателя можно использовать аддитивное производство для изготовления нагревательного элемента на поверхности рамы корпуса нагревателя. Рама корпуса нагревателя может образовывать часть границы нагревательной камеры, и аддитивное производство применяется для обеспечения нагревательного элемента в такой нагревательной камере, имеющего форму и материал, которые обычно обеспечивают лучший теплоперенос в нагревательной камере, что дает преимущества.

Этап образования корпуса нагревателя может включать изготовление рамы корпуса нагревателя посредством аддитивного производства. Применение этой технологии для данного конкретного компонента нагревателя позволяет изготавливать более сложные и эффективные нагреватели без необходимости в дорогостоящих решениях. Рама корпуса нагревателя может образовывать часть границы нагревательной камеры.

Нагревательный элемент может быть напрямую соединен с рамой корпуса нагревателя, изготовленной посредством аддитивного производства. Преимущество этого решения заключается в том, что гибкость конструкции рамы корпуса нагревателя позволяет адаптировать ее форму и материалы к нагревательному элементу, который будет соединен с такой рамой корпуса.

В данном документе термин «напрямую соединенный» подразумевает, что нагревательный элемент соединен с рамой корпуса нагревателя без какой-либо промежуточной части между ними.

Нагреватель может содержать резистивную структуру. Резистивная структура может представлять собой одно или более из резистивного покрытия, резистивной пластины или резистивной катушки. Резистивная структура может быть напрямую соединена с рамой корпуса нагревателя, изготовленной посредством аддитивного производства.

Рама корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может быть соединена с нагревательным элементом таким образом, что они находятся в тепловом контакте, когда нагревательный элемент вырабатывает тепло, что обеспечивает рассеяние тепла для его отвода от нагревательного элемента и переноса его в другие области корпуса нагревателя или во внешнее пространство относительно нагревателя. Тепло, отводимое от нагревательного элемента, может быть, например, перенесено к батарее, когда нагреватель установлен в устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею. Таким образом, можно поддерживать желаемую рабочую температуру батареи. Поскольку аддитивное производство обычно позволяет оптимизировать форму и материал для обеспечения, помимо прочих преимуществ, лучшего теплопереноса, раму корпуса нагревателя можно точно сконструировать и изготовить для обеспечения лучшего рассеяния тепла для нагревательного элемента.

Рама корпуса нагревателя может быть полностью изготовлена посредством аддитивного производства. В результате внешняя часть нагревателя может также содержать сложные, оптимизированные формы. Эти оптимизированные формы могут помочь обеспечить лучшую установку нагревателя в устройство, генерирующее аэрозоль, улучшенный внешний вид или и то, и другое.

Рама корпуса нагревателя может образовывать воздушный канал, имеющий впуск для воздуха и выпуск для воздуха, при этом выпуск для воздуха выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность выхода нагретого аэрозоля из нагревательной камеры. Воздушный канал обычно образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, и нагревательный элемент предусмотрен для нагревания потока воздуха, проходящего через воздушный канал от впуска для воздуха к выпуску для воздуха, таким образом нагревая изделие, генерирующее аэрозоль, когда последнее находится внутри нагревательной камеры. В дополнение к этому или в альтернативном варианте осуществления нагревательный элемент может быть расположен в непосредственном контакте с изделием, генерирующим аэрозоль. С помощью аддитивного производства можно получить оптимизированные воздушные каналы и/или нагревательные элементы, улучшив характеристики теплопереноса традиционных нагревателей, содержащих воздушные каналы.

Нагревательный элемент может содержать тепловырабатывающий слой, расположенный в воздушном канале и изготовленный посредством аддитивного производства. Полезно, что это может позволить адаптировать тепловырабатывающий слой к размерам воздушного канала для обеспечения лучшей теплопередачи без существенных ограничений по его форме и материалам.

Нагревательный элемент может содержать статическую нагревательную структуру, изготовленную посредством аддитивного производства и расположенную в воздушном канале.

Статические нагревательные структуры могут быть полезны тем, что они могут улучшать теплоперенос между нагревательным элементом и воздухом в воздушном канале. Это может быть достигнуто одним или более из смешивания или перемешивания воздуха или за счет турбулентности. Например, статичная нагревательная структура может иметь форму для смешивания воздуха внутри воздушного канала или содержать элементы, которые способствуют смешиванию воздуха внутри воздушного канала. Применение аддитивного производства может усилить это преимущество, поскольку может уменьшить ограничения при изготовлении статических нагревательных структур. Выступы, проходящие от внутренней стенки воздушного канала, являются примером удобных статических нагревательных структур, которые могут быть изготовлены посредством аддитивного производства. Примеры других статических нагревательных структур, включают без ограничения перечисленными, туннели, углубления, выемки или их комбинации. Если нагревательный элемент содержит множество статических нагревательных структур, статические нагревательные структуры могут быть соединены друг с другом.

Статическая нагревательная структура представляет собой нагревательную структуру, которая выполнена без возможности перемещения относительно остального нагревательного элемента во время использования.

Аддитивное производство может быть полезно применять для изготовления дополнительных частей корпуса нагревателя. Например, корпус нагревателя может содержать один или более датчиков, образованных посредством аддитивного производства. Другими примерами частей корпуса нагревателя, которые могут быть изготовлены посредством аддитивного производства, являются теплообменник, теплодиффузор, теплоотражатель, изолятор и кожух.

Датчики могут применяться для определения температуры внутри нагревательной камеры, чтобы регулировать скорость теплопередачи от нагревательного элемента к нагревательной камере. Аддитивное производство обеспечивает недорогой и гибкий способ обеспечения датчиков в соответствующих областях нагревательной камеры. Датчики могут быть сначала изготовлены посредством аддитивного производства, а затем собраны вместе с остальным корпусом нагревателя. Датчики могут быть изготовлены посредством аддитивного производства непосредственно на соответствующей части корпуса нагревателя. Датчики могут быть изготовлены посредством аддитивного производства на том же этапе производства, что и другая часть корпуса нагревателя.

Снижение ограничений за счет применения аддитивного производства позволяет при необходимости подвергать часть корпуса нагревателя, изготовленную посредством аддитивного производства, дополнительным этапам обработки. Например, такую деталь можно сверлить, фрезеровать, шлифовать, резать, наносить на нее покрытие, пилить и т. д.

Аналогично, часть или части корпуса нагревателя, изготовленные посредством аддитивного производства, могут быть выполнены с возможностью перемещения относительно других частей посредством шарнирного крепления, скольжения, поворота, изгибания, сгибания, складывания и т. д.

Часть корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может быть получена путем изготовления литьевой формы с использованием аддитивного производства с последующей отливкой части корпуса нагревателя посредством этой литьевой формы. Соответственно, могут быть изготовлены более сложные литьевые формы, которые, в свою очередь, дадут возможность отливки части корпуса нагревателя с более широким выбором форм, чем в случае использования обычной литьевой формы. Процесс литья может быть осуществлен с использованием литья по восковым моделям или любого другого подходящего процесса литья.

Часть корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, может содержать по меньшей мере один из следующих полимеров: ПМК (полимолочную кислоту), АБС (акрилонитрилбутадиенстирол), ПЭТ (полиэтилентерефталат), нейлон (полиамид), ТПУ (термопластический полиуретан), ПЭЭК (полиэфирэфиркетон), полипропилен, акриловый материал, ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат), поликарбонат, HIPS (высокопрочный полистирол), полиоксиметилен, поливиниловый спирт. Полимеры имеют то преимущество, что они обычно являются недорогим средством изготовления детали с желаемыми свойствами, такими как свойства, перечисленные в настоящем описании.

Гибкость аддитивного производства также позволяет изготавливать детали, сочетающие полимеры и проводящие частицы, такие как частицы элементарных переходных металлов, выбранные из группы, состоящей из частиц серебра, частиц меди, частиц золота и их комбинаций.

Другие материалы также подходят для изготовления части нагревателя посредством аддитивного производства. Примерами могут служить металлы и сплавы металлов, керамические материалы, материалы на основе углерода или графена.

Материалы можно выбирать по их способности, помимо прочего, проводить электричество, проводить тепло, вырабатывать тепло под воздействием стимула (например, электричества, света, лазера, магнитного поля, вибрации, плазмы, индукционных полей или микроволн), обеспечивать теплоизоляцию, обеспечивать финишную обработку поверхности, обладающую высокими визуальными качествами, обладать хорошими свойствами с точки зрения гибкости, прочности, жесткости или твердости, высокой термостойкости, достижения химической стабильности, способности легко поддерживать форму или иметь хорошие характеристики памяти формы.

Когда различные части нагревателя, такие как нагревательный элемент и рама корпуса нагревателя, изготавливают посредством аддитивного производства, они могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов. Один или более материалов могут быть выбраны на основе требований деталей. Можно использовать несколько материалов, даже когда разные детали изготавливают в одном процессе аддитивной печати.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрен способ изготовления устройства, генерирующего аэрозоль, включающий этапы: изготовления нагревателя в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных выше, обеспечения системы электропитания в электрическом контакте с нагревательным элементом, обеспечения кожуха и размещения нагревателя и системы электропитания в кожухе.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрен нагреватель, изготовленный любым из вышеуказанных способов, при этом нагреватель, соответственно, содержит: корпус нагревателя, содержащий раму корпуса нагревателя и нагревательный элемент, при этом корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, при этом указанный нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры, и при этом по меньшей мере часть корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрен нагреватель, содержащий: корпус нагревателя, содержащий раму корпуса нагревателя и нагревательный элемент, причем корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, при этом нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры, и при этом указанная часть границы нагревательной камеры имеет форму подреза.

Нагреватели в соответствии с этими аспектами настоящего изобретения имеют те же преимущества, которые подробно описаны выше для способов первого аспекта настоящего изобретения.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее: любой из нагревателей, упомянутых выше, систему электропитания в электрическом контакте с нагревательным элементом нагревателя и кожух, в котором расположены нагреватель и система электропитания.

Преимущества таких нагревателей можно в равной степени отнести к устройствам, генерирующим аэрозоль, содержащим любой из этих нагревателей.

Система электропитания может содержать блок управления и электрические соединения, соединяющие блок управления с нагревательным элементом. Блок управления и электрические соединения также могут быть выполнены посредством аддитивного производства. Блок управления может содержать печатную плату (ПП), изготовленную посредством аддитивного производства, и электрические цепи электрических соединений также могут быть выполнены посредством аддитивного производства. Полезно, что это может дать возможность образования трехмерных цепей или ПП, которые могут подходить для определенных устройств, генерирующих аэрозоль.

Другой аспект настоящего изобретения раскрывает устройство для аддитивного производства, выполненное с возможностью выполнения этапа изготовления, посредством аддитивного производства, по меньшей мере части корпуса нагревателя в соответствии с любым из способов, которые объясняются выше; компьютерную программу, содержащую инструкции, побуждающие устройство выполнять указанные способы; и машиночитаемый носитель, на котором хранится указанная компьютерная программа.

Автоматизированное проектирование (CAD, САПР) особенно полезно для работы с аддитивным производством в проектировании частей корпуса нагревателя, соответствующих желаемым требованиям в отношении таких свойств, как: прочность, тепловой поток, теплостойкость, теплоперенос, распределение тепла, оптимизация воздушного потока, снижение теплопотерь, масса, распределение массы, экономия материала, оптимизация контактной поверхности, время обработки, эстетический вид, простота сборки и т. д. Можно создавать или генерировать модели для нахождения лучших технических решений в диапазоне, выбранном для каждого параметра.

По этой причине устройство для аддитивного производства, выполненное с возможностью выполнения разработанной с помощью компьютера конструкции, обычно является удобным устройством для достижения таких предпочтительных технических решений, как и компьютерная программа (или компьютерный носитель, на котором хранится программа), которая позволяет устройству выполнять любой из вышеуказанных способов при запуске программы на устройстве.

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в свете следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенного только в качестве иллюстративного и неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы:

На ФИГ. 1 изображен нагреватель, содержащий нагревательный элемент, в свою очередь содержащий тепловырабатывающий слой, изготовленный посредством аддитивного производства.

На ФИГ. 2 показан нагреватель, в котором нагревательный элемент изготовлен посредством аддитивного производства непосредственно на раме корпуса нагревателя.

На ФИГ. 3 изображен нагреватель, имеющий раму корпуса нагревателя, изготовленную посредством аддитивного производства.

На ФИГ. 4 показан нагреватель, содержащий воздушный канал и нагревательный элемент, изготовленный посредством аддитивного производства, внутри воздушного канала.

На ФИГ. 5 представлено устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель, имеющий часть, изготовленную посредством аддитивного производства, систему электропитания и кожух, в котором расположены нагреватель и система электропитания.

На ФИГ. 1 изображен нагреватель 1 для устройства 100, генерирующего аэрозоль, способ изготовления которого включает образование корпуса нагревателя, содержащего раму 10 корпуса нагревателя и нагревательный элемент 20, и при этом по меньшей мере часть корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства. Нагревательный элемент 20, представленный на ФИГ. 1, изготовлен путем изготовления тепловырабатывающего слоя 21 с применением аддитивного производства.

Корпус нагревателя 1 в соответствии с настоящим изобретением образует по меньшей мере часть границы 31 нагревательной камеры 30 для приема изделия 200, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент 20 выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры 30 в процессе использования нагревателя 1 с переносом тепла на изделие 200, генерирующее аэрозоль, когда последнее находится в нагревательной камере 30.

В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1, такая часть границы 31 образована тепловырабатывающим слоем 21. Более конкретно, тепловырабатывающий слой 21 при изготовлении посредством аддитивного производства создает полость 22, ограниченную внутренней стенкой 23 полости и отверстием 24 полости, так что часть границы 31 ограничена внутренней стенкой 23 полости и отверстием 24 полости.

Образованная таким образом нагревательная камера 30 не подвержена производственным ограничениям, которые обычно снижают эффективность или увеличивают стоимость в большинстве корпусов нагревателей, известных из предыдущего уровня техники. Как представлено на ФИГ. 1, форма части границы 31 нагревательной камеры имеет форму подреза для улучшения теплопереноса внутри нагревательной камеры 30, такая форма является примером гибкости способа по настоящему изобретению для создания эффективных нагревателей.

Способ, представленный на ФИГ. 1, дополнительно включает обеспечение теплопроводящего слоя 25 на внутренней стенке 23 полости и теплоизоляционного слоя 26 на противоположной стороне тепловырабатывающего слоя 21.

В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1, поскольку тепловырабатывающий слой 21 изготовлен посредством аддитивного производства, этот слой используют для создания формы подреза или любой другой сложной эффективной формы, при этом рама 10 корпуса нагревателя и, в некоторых вариантах осуществления, теплопроводящий слой 25 и теплоизоляционный слой 26 могут быть расположены вокруг тепловырабатывающего слоя 21 и адаптированы к его форме.

В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 2, рама 10 корпуса нагревателя выполнена любым способом. Полезно применять аддитивное производство для непосредственного изготовления на заданной поверхности рамы 10 корпуса нагревателя нагревательного элемента 20, имеющего форму, которая наиболее удобна с точки зрения тепловых и конструкционных требований рассматриваемого нагревателя 1. В качестве примера на ФИГ. 2 изображен нагревательный элемент 20, образующий часть границы 31 нагревательной камеры 30, которая имеет форму подреза.

Аналогично, в варианте осуществления, представленном на ФИГ. 3, рама 10 корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства с целью получения эффективного нагревателя 1. Нагревательный элемент 20 может быть напрямую соединен с поверхностью рамы 10 корпуса нагревателя, например, путем обеспечения резистивного покрытия 27 на такой поверхности, как показано на ФИГ. 3 пунктирными линиями. Поскольку поверхность рамы 10 корпуса нагревателя уже имеет форму, выбранную для достижения большей эффективности с точки зрения теплопереноса или любых других свойств, резистивное покрытие 27 является особенно подходящим решением для легкого получения нагревательного элемента без изменения эффективной формы, задаваемой рамой 10 корпуса нагревателя. Граница 31 нагревательной камеры 30 ограничена резистивным покрытием 27, соответствующим форме рамы 10 корпуса нагревателя. Рама 10 корпуса нагревателя может быть полностью изготовлена посредством аддитивного производства или, в альтернативном варианте осуществления, только часть, которая определяет форму нагревательной камеры 30, может быть изготовлена посредством аддитивного производства.

Эффективная рама 10 корпуса нагревателя на ФИГ. 3 может быть выполнена с возможностью обеспечения оптимального рассеяния тепла от нагревательного элемента 20 путем выбора подходящей формы и материалов для аддитивного производства. Например, конструкция может быть выполнена с возможностью переноса тепла от нагревательного элемента 20 к внешней части нагревателя 1 или к области нагревателя, которая будет ближе к батарее, когда нагреватель 1 установлен устройство, генерирующее аэрозоль (см. ФИГ. 5), за счет чего поддерживается желаемая рабочая температура батареи.

В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 4, рама 10 корпуса нагревателя образует воздушный канал 40, имеющий впуск 41 для воздуха и выпуск 42 для воздуха, при этом выпуск 42 для воздуха выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность выхода нагретого аэрозоля 43 из нагревательной камеры 30. По меньшей мере часть границы 31 нагревательной камеры 30 образована в этом варианте осуществления внутренними стенками рамы 10 корпуса нагревателя, которые образуют внутренний канал 40. То есть воздушный канал 40 образует, по меньшей мере частично, нагревательную камеру 30.

В показанном варианте осуществления аддитивное производство применяют для обеспечения нагревательного элемента 20, содержащего тепловырабатывающий слой 21 внутри воздушного канала 40. В качестве примера тепловырабатывающий слой 21 может быть прикреплен к внутренней стенке рамы 10 корпуса нагревателя. В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 4, нагревательный элемент 20 дополнительно имеет статическую нагревательную структуру 28, также изготовленную посредством аддитивного производства. Статическая нагревательная структура 28 в данном примере содержит выступы в форме ребер, для которых точную форму, ориентацию и смещение подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальную теплопередачу. Выступы в форме ребер изготавливают посредством аддитивного производства. Эту методику также можно применять для изготовления дополнительных частей нагревательного элемента 20, таких как выемки или термотоннели. В одном варианте осуществления выступы и любые другие части нагревательного элемента могут быть соединены друг с другом.

Для того чтобы более ясно проиллюстрировать, как работает нагреватель согласно ФИГ. 4, в нагревательной камере 30 изображено изделие 200, генерирующее аэрозоль. Свежий воздух 44 поступает в воздушный канал 40 через впуск 41 для воздуха и нагревается, смешивается и перемешивается статической нагревательной структурой 28, пока она направляет его к изделию 22, генерирующему аэрозоль. Тепловырабатывающий слой 21 подает дополнительное тепло в нагревательную камеру 30, в частности, в область, в которой размещено изделие 200, генерирующее аэрозоль. Изделие, генерирующее аэрозоль, образует нагретый аэрозоль 43, который смешивается с нагретым воздухом, протекающим вдоль воздушного канала 40, и покидает воздушный канал 40 через выпуск 42 для воздуха.

На ФИГ. 5 показано устройство 100, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель 1, изготовленный согласно любому из вышеуказанных вариантов осуществления. Изделие 200, генерирующее аэрозоль, размещено внутри нагревательной камеры 30 нагревателя 1. При использовании система электропитания, находящаяся в электрическом контакте с нагревательным элементом 20 нагревателя 1, подает энергию на нагревательный элемент 20, который переносит тепло на изделие 200, генерирующее аэрозоль, с образованием вдыхаемого нагретого аэрозоля 43.

Система электропитания, представленная на ФИГ. 5, содержит батарею 110, блок управления 115 и электрические соединения 125, соединяющие батарею 110 и блок управления 115 с нагревательным элементом 20. Блок управления 115 регулирует подачу электроэнергии от батареи 110 к нагревательному элементу 20, таким образом, что нагревательный элемент 20 переносит тепло в нагревательную камеру 30, когда изделие, генерирующее аэрозоль, находится в камере, и тепло необходимо для получения нагретого аэрозоля 43.

Преимущества применения аддитивного производства можно использовать для блока управления 115 и электрических соединений 125. В качестве примера блок управления 115 может содержать печатную плату (ПП), изготовленную посредством аддитивного производства, и электрические цепи электрических соединений также могут быть выполнены посредством аддитивного производства. Полезно, что таким образом можно получать трехмерные схемы или печатные платы, которые могут быть пригодны для определенных аэрозольных устройств, генерирующих аэрозоль.

Кожух 105 содержит нагреватель 1, блок управления 115, батарею 110 и электрические соединения 125, образуя внешнюю оболочку устройства 100, генерирующего аэрозоль.

Группа изобретений относится к нагревателю, содержащему деталь, изготовленную посредством аддитивного производства, способу изготовления нагревателя, устройству, генерирующему аэрозоль, способу его изготовления и машиночитаемому носителю данных. Способ изготовления нагревателя (1) для устройства (100), генерирующего аэрозоль, включает образование корпуса нагревателя, содержащего раму (10) корпуса нагревателя и нагревательный элемент (20). Корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы (31) нагревательной камеры (30) для приема изделия (200), генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент (20) выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры (30). По меньшей мере часть корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства. Обеспечивается улучшенная передача тепла между нагревателем и изделием для генерирования аэрозоля без существенных производственных затрат. 5 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ изготовления нагревателя для устройства для генерирования аэрозоля, включающий в себя стадии, на которых образуют корпус нагревателя, содержащий раму корпуса нагревателя и нагревательный элемент, причем корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия для генерирования аэрозоля таким образом, что нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры, при этом по меньшей мере часть рамы корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства.

2. Способ по п. 1, в котором этап образования корпуса нагревателя включает в себя изготовление нагревательного элемента посредством производства тепловырабатывающего слоя с применением аддитивного производства, при этом тепловырабатывающий слой образует полость, ограниченную внутренней стенкой полости и отверстием полости таким образом, что указанная часть границы нагревательной камеры для приема изделия для генерирования аэрозоля образована внутренней стенкой полости и отверстием полости.

3. Способ по п. 2, в котором этап образования корпуса нагревателя дополнительно включает в себя обеспечение теплопроводящего слоя на внутренней стенке полости.

4. Способ по любому из пп. 2, 3, в котором этап образования корпуса нагревателя дополнительно включает в себя обеспечение изоляционного слоя на стороне тепловырабатывающего слоя, противоположной внутренней стенке полости.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап образования корпуса нагревателя включает в себя обеспечение рамы корпуса нагревателя и изготовление по меньшей мере части нагревательного элемента непосредственно на раме корпуса нагревателя посредством аддитивного производства.

6. Способ по п. 1, в котором этап образования корпуса нагревателя включает в себя изготовление по меньшей мере части рамы корпуса нагревателя посредством аддитивного производства и изготовление по меньшей мере части нагревательного элемента непосредственно на раме корпуса нагревателя посредством аддитивного производства.

7. Способ по любому из пп. 1 или 6, в котором рама корпуса нагревателя образует воздушный канал, имеющий впуск для воздуха и выпуск для воздуха, причем выпуск для воздуха выполнен таким образом, что он обеспечивает возможность выхода нагретого аэрозоля из нагревательной камеры, при этом предпочтительно нагревательный элемент содержит тепловырабатывающий слой, расположенный внутри воздушного канала и изготовленный посредством аддитивного производства.

8. Способ по п. 7, в котором воздушный канал образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия, генерирующего аэрозоль, и нагревательный элемент предусмотрен для нагревания потока воздуха, проходящего через воздушный канал от впуска для воздуха к выпуску для воздуха.

9. Способ по п. 7 или 8, в котором нагревательный элемент расположен таким образом, чтобы быть в непосредственном контакте с изделием, генерирующим аэрозоль.

10. Способ по любому из пп. 7-9, в котором нагревательный элемент содержит статическую нагревательную структуру, изготовленную посредством аддитивного производства и расположенную в воздушном канале, причем предпочтительно статическая нагревательная структура содержит выступы, проходящие от внутренней стенки воздушного канала.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором часть границы нагревательной камеры для приема изделия для генерирования аэрозоля имеет форму подреза.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором нагревательный элемент содержит резистивную структуру.

13. Способ по п. 12, в котором указанная резистивная структура представляет собой одно или более из резистивного покрытия, резистивной пластины или резистивной катушки.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором резистивная структура напрямую соединена с рамой корпуса нагревателя, изготовленной посредством аддитивного производства.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором рама корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, соединена с нагревательным элементом таким образом, что они находятся в тепловом контакте при выработке тепла нагревательным элементом, таким образом, обеспечивая рассеяние тепла для его отвода от нагревательного элемента и его переноса в другие области корпуса нагревателя или во внешнее пространство относительно нагревателя.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором рама корпуса нагревателя полностью изготовлена посредством аддитивного производства.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором часть корпуса нагревателя, изготовленная посредством аддитивного производства, получена путем изготовления литьевой формы с применением аддитивного производства с последующей отливкой части корпуса нагревателя посредством этой литьевой формы.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором корпус нагревателя содержит один или более датчиков, образованных посредством аддитивного производства.

19. Способ по п. 18, в котором один или более датчиков выполнены с возможностью определения температуры внутри нагревательной камеры.

20. Способ по п. 18 или 19, в котором один или более датчиков изготовлены посредством аддитивного производства непосредственно на соответствующей части корпуса нагревателя.

21. Способ изготовления устройства для генерирования аэрозоля, включающий в себя стадии, на которых изготавливают нагреватель по любому из пп. 1-20, обеспечивают систему электропитания в электрическом контакте с нагревательным элементом, и обеспечивают кожух и размещают нагреватель и систему электропитания в кожухе.

22. Нагреватель, изготовленный согласно любому из пп. 1-20, отличающийся тем, что нагреватель содержит корпус нагревателя, содержащий раму корпуса нагревателя и нагревательный элемент, причем корпус нагревателя образует по меньшей мере часть границы нагревательной камеры для приема изделия для генерирования аэрозоля таким образом, что нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания нагревательной камеры, при этом по меньшей мере часть рамы корпуса нагревателя изготовлена посредством аддитивного производства.

23. Нагреватель по п. 22, в котором часть границы нагревательной камеры имеет форму подреза.

24. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель по п. 22 или 23, систему электропитания в электрическом контакте с нагревательным элементом нагревателя, кожух, в котором расположены нагреватель и система электропитания.

25. Машиночитаемый носитель, хранящий компьютерную программу, которая содержит инструкции, побуждающие устройство выполнять этап изготовления посредством аддитивного производства по меньшей мере части рамы корпуса нагревателя по любому из пп. 1-20.