ЭЛЕКТРИЧЕСКИ НАГРЕВАЕМОЕ УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, И СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ И СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2023 года по МПК A24F40/20 

Настоящее изобретение относится к электрически нагреваемому устройству, генерирующему аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, содержащим средство идентификации изделия, а также к системе, генерирующей аэрозоль и содержащей такое устройство.

Генерирующие аэрозоль системы, основанные на электрическом нагреве образующих аэрозоль субстратов, общеизвестны из уровня техники. Как правило, эти системы содержат два компонента: изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву, и устройство, генерирующее аэрозоль, при этом устройство содержит приемную полость для размещения изделия и электрический нагреватель, например, резистивный или индукционный нагреватель, для нагрева субстрата внутри изделия, когда изделие вставлено в приемную полость (см., например, WO 2010/073122 А1 или WO 99/20940 А1.

Как правило, каждое электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, предназначено для использования с конкретным типом генерирующего аэрозоль изделия. Это обусловлено уникальной конструкцией каждой системы, генерирующей аэрозоль, которая определяется конкретным типом субстрата и конкретным требованиям к хорошо управляемому процессу нагрева. С другой стороны, использование изделия с устройством, генерирующим аэрозоль, для которого изделие не предназначено специально, может обеспечивать пользователю иные ощущения при курении. В частности, использование неподходящих изделий может привести к перегреву субстрата, образующего аэрозоль, вызывая тем самым нежелательное сгорание субстрата. Кроме того, использование изделий, которые несовместимы с конкретным типом устройства, также может повредить систему.

Несмотря на то, что существуют системы, генерирующие аэрозоль, содержащие средства, которые выполнены с возможностью идентификации совместимых изделий и предотвращения использования несовместимых изделий, такие средства часто подвержены ошибкам, в частности, ошибкам обнаружения, так что изделия, в действительности подходящие, не распознаются или не идентифицируются надлежащим образом. Кроме того, существуют средства для идентификации изделия, которые легко обойти, как намеренно, так и непреднамеренно.

Следовательно, было бы желательно иметь устройство, генерирующее аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, содержащее усовершенствованные средства для идентификации изделия, в частности, такие, которые обеспечивают повышенную сложность для использования несовместимых или поддельных изделий с устройством.

Согласно настоящему изобретению предложено электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, при этом изделие содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреванию устройством. Устройство содержит корпус устройства, содержащий приемную полость внутри ближней части устройства для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль. Устройство дополнительно содержит разделительную стенку, расположенную смежно с дальним концом приемной полости, при этом разделительная стенка отделяет приемную полость внутри ближней части устройства от дальней части устройства. Устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно электрическое нагревательное устройство для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости. Кроме того, устройство содержит чувствительную схему, содержащую генератор поля. Чувствительная схема выполнена с возможностью измерения изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля, вызванного наличием индикатора, расположенного на изделии или внутри него, когда изделие размещено в приемной полости. Согласно настоящему изобретению генератор поля расположен внутри дальнего участка устройства, смежно с разделительной стенкой.

Согласно настоящему изобретению было признано, что для многих устройств, генерирующих аэрозоль, известных из уровня техники, ошибочное обнаружение изделия обусловлено неудачным расположением средств идентификации внутри устройства. Например, в случае, когда средства идентификации расположены около входа приемной полости, которая обычно расположена на самом ближнем конце устройства, идентификация изделия, вероятно, будет подвержена внешним воздействиям, таким как рассеянные электромагнитные поля, происходящие из источника паразитного поля в пространстве, окружающем устройство. Это особенно справедливо для средств идентификации, основанных на электромагнитной индукции. Это могут быть, например, средства идентификации, содержащие катушки индуктивности, выполненные с возможностью измерения изменения индуктивности, обусловленного присутствием индуктивного индикатора внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости. При использовании таких средств паразитные электромагнитные поля могут вызывать нежелательные индукционные эффекты в катушке индуктивности, приводя к ошибке идентификации изделий, в том числе подходящих изделий. В связи с этим, идентификация изделий становится тем менее надежной, чем больше катушка индуктивности подвергается воздействию таких источников паразитных полей.

По этой причине генератор поля согласно настоящему изобретению расположен в дальней части устройства, в частности, вблизи разделительной стенки или смежно с ней. Преимущественно такое расположение обеспечивает достаточную защиту генератора поля от рассеянных электромагнитных полей самим устройством. Соответственно, нарушение поля, генерируемого генератором поля, когда изделие введено в приемную полость, происходит в хорошо защищенной зоне при стабильных, то есть воспроизводимых электромагнитных условиях.

Кроме того, расположение генератора поля в дальней части устройства обеспечивает полную защиту генератора поля от неблагоприятных условий окружающей среды в приемной полости, в частности, высоких температур, влажности и аэрозольных частиц. Таким образом, можно эффективно предотвратить отложения на генераторе поля и/или возможную коррозию электрических частей генератора поля.

В результате устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению обеспечивает идентификацию изделия, которая значительно усовершенствована по сравнению с другими устройствами, известными из уровня техники.

Согласно настоящему изобретению разделительная стенка расположена смежно с дальней концевой частью (или нижней частью) приемной полости. Соответственно, разделительная стенка отделяет ближнюю часть устройства от дальней части устройства, при этом ближняя часть может содержать приемную полость. Разделительная стенка может иметь прямоугольное поперечное сечение, овальное поперечное сечение или круглое поперечное сечение, если смотреть в направлении вдоль центральной оси приемной полости или вдоль общей протяженности длины устройства. Предпочтительно, поперечное сечение разделительной стенки соответствует форме поперечного сечения приемной полости или общего поперечного сечения нагревательного устройства.

Предпочтительно, разделительная стенка герметично отделяет приемную полость от дальней части устройства. Для этой цели устройство может содержать герметизирующие средства, такие как прокладка, в частности уплотнительное кольцо, расположенные вдоль периметра или внешней окружности разделительной стенки. Предпочтительно, разделительная стенка может представлять собой втулку (электрическую втулку), то есть изоляционный элемент, обеспечивающий возможность удержания или прохождения через участки электрического проводника, например, участки электрического нагревательного устройства.

В целом, генератор поля может быть любого типа и может иметь любую конфигурацию, форму и расположение внутри корпуса устройства, подходящие для обнаружения наличия индикатора, расположенного на изделии или внутри него, когда изделие введено в приемную полость.

В данном документе термин «генератор поля» относится к устройству, которое способно функционировать в качестве источника поля, то есть генератор поля может быть выполнен с возможностью генерирования поля. Соответственно, генератор поля также может называться источником поля. Поле может представлять собой электрическое поле, магнитное поле или электромагнитное поле. Генератор поля может содержать, например, катушку индуктивности, антенну или магнит, в частности, электромагнит или постоянный магнит.

Генератор поля предпочтительно представляет собой катушку индуктивности. В этом случае катушка индуктивности может представлять собой спиралевидную катушку или плоскую спиральную катушку, в частности, дисковую катушку или плоскую изогнутую спиральную катушку. Использование плоской спиральной катушки обеспечивает возможность создания компактной конструкции, которая является надежной и недорогой в изготовлении. Использование спиралевидной катушки индуктивности преимущественно обеспечивает по существу однородную конфигурацию поля во внутренней части катушки. В данном документе термин «плоская спиральная катушка» обозначает катушку, которая является в целом планарной катушкой и ось намотки которой расположена перпендикулярно плоскости, в которой лежит катушка. Плоская спиральная катушка индуктивности может иметь любую нужную форму в плоскости катушки. Например, плоская спиральная катушка может иметь круглую форму, или она может иметь в целом продолговатую или прямоугольную форму. Тем не менее, термин «плоская спиральная катушка» в данном документе охватывает как катушки, которые являются планарными, так и плоские спиральные катушки, форма которых соответствует криволинейной поверхности. Например, катушка индуктивности может представлять собой «криволинейную» планарную катушку, расположенную по окружности предпочтительно цилиндрической опоры катушки, например, ферритового сердечника. Кроме того, плоская спиральная катушка может содержать, например, два слоя 4-витковой плоской спиральной катушки или один слой 4-витковой плоской спиральной катушки. Для предотвращения отложений на катушке индуктивности и/или возможной коррозии катушка индуктивности может содержать защитный кожух или слой.

Присутствие индикатора возле генератора поля вызывает нарушение поля, генерируемого генератором поля. Нарушение поля влияет на генератор поля, что приводит к изменению по меньшей мере одного свойства генератора поля. Изменение свойства можно наблюдать путем измерения изменения параметра генератора поля. Параметр может быть измерен либо непосредственно, либо опосредованно. Присутствие индикатора и, следовательно, изделия можно определить путем измерения параметра и наблюдения того, что параметр имеет другое значение в присутствии индикатора по сравнению со значением в отсутствие индикатора.

Нарушение поля, генерируемого генератором поля, вызванное присутствием индикатора, может быть обусловлено взаимодействием между полем и индикатором.

Индикатор внутри изделия, генерирующего аэрозоль, может иметь удельную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление. То есть, индикатор может содержать материал, имеющий удельную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление. Предпочтительно, индикатор содержит токопроводящий материал. Например, индикатор может содержать металлический материал. Металлический материал может представлять собой, например, одно из следующего: алюминий, никель, железо или их сплавы, например, углеродная сталь или ферритная нержавеющая сталь. Алюминий имеет удельное электрическое сопротивление приблизительно 2,65 × 10Е-08 Ом-метр, измеренное при комнатной температуре (20°С), и магнитную проницаемость приблизительно 1,256 × 10Е-06 генри на метр. Аналогичным образом, ферритная нержавеющая сталь имеет удельное электрическое сопротивление приблизительно 6,9 × 10Е-07 Ом-метр, измеренное при комнатной температуре (20°С), и магнитную проницаемость в диапазоне от 1,26 × 10Е-03 генри на метр до 2,26 × 10Е-03 генри на метр.

По меньшей мере одно свойство генератора поля может представлять собой любое свойство, которое имеет связанный параметр, который имеет иное значение в присутствии индикатора, чем значение в отсутствие индикатора. Например, по меньшей мере одно свойство может представлять собой ток, напряжение, сопротивление, частоту, сдвиг фаз, поток и индуктивность генератора поля. Предпочтительно, свойство представляет собой индуктивность генератора поля.

Индикатор может представлять собой индукционный индикатор.

Индуктивность, в целом, включает в себя свойство электрической схемы быть восприимчивой к внешним электромагнитным воздействиям. В данном документе термин «индуктивность», измеряемый с помощью чувствительной схемы, относится к реактивной составляющей полного импеданса, определяемого как отношение подаваемого напряжения переменного тока к измеренному переменному току.

Для того чтобы сконцентрировать чувствительное поле генератора поля в объем, в котором воздействие индикатора по меньшей мере на одно свойство генератора поля является максимальным, устройство может содержать концентратор магнитного потока, при этом по меньшей мере часть концентратора магнитного потока окружена по окружности по меньшей мере частью генератора поля и расположена внутри дальней части устройства смежно с разделительной стенкой. Более того, использование концентратора магнитного потока может способствовать уменьшению искажающих эффектов при измерении по меньшей мере одного свойства, например, индуктивности. Такие искажающие эффекты могут, в частности, исходить от корпуса устройства.

Предпочтительно, концентратор магнитного потока проходит по меньшей мере в разделительную стенку. Преимущественно, это способствует приближению чувствительного поля генератора поля к индикатору, когда изделие расположено в приемной полости. Дальний конец концентратора магнитного потока может заканчиваться внутри разделительной стенки, не достигая поверхности разделительной стенки, обращенной к приемной полости. Преимущественно, последняя конфигурация способствует экранированию генератора поля и электроники от неблагоприятных условий окружающей среды в приемной полости.

В альтернативном варианте осуществления концентратор магнитного потока может проходить через разделительную стенку, то есть за ее пределы в ближнюю часть устройства. Такая конфигурация способствует тому, что чувствительное поле генератора поля становится даже ближе к индикатору, когда изделие расположено внутри приемной полости.

Толщина части разделительной стенки, вмещающей концентратор магнитного потока или расположенной смежно с концентратором магнитного потока, может быть меньше, чем толщина других частей разделительной стенки. Предпочтительно, обеспечивается

возможность повышения чувствительности генератора поля к индикатору внутри изделия.

Концентратор магнитного потока предпочтительно содержит или состоит из ферримагнитного материала, в частности, металлического феррита, такого как мягкое железо или силикон, сталь (трансформаторная сталь) или пермаллой. Концентратор магнитного потока может представлять собой цилиндр, имеющий, например, прямоугольное, квадратное, круглое или овальное поперечное сечение.

Кроме того, концентратор магнитного потока, по меньшей мере часть которого окружена по окружности генератором поля, может быть расположен со смещением от центра относительно центральной оси приемной полости. Такая компоновка также может улучшить чувствительность генератора поля к индикатору внутри изделия.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения устройство может содержать контроллер, функционально соединенный с чувствительной схемой. Контроллер может быть выполнен с возможностью управления работой нагревательного устройства на основе сравнения измеренного изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля, такого как индуктивность, с одним или более заданными значениями изменения по меньшей мере одного свойства. Соответственно, работа нагревательного устройства активируется контроллером только в случае, если измеренное по меньшей мере одно свойство соответствует предварительно заданному значению или по меньшей мере находится в пределах соответствующего предварительно установленного диапазона приемлемости от предварительно заданного значения. Иным образом, если по меньшей мере одно свойство не подтверждено, работа нагревательного устройства не активируется. Таким образом, можно эффективно предотвратить использование несовместимых изделий.

Предпочтительно, чувствительная схема дополнительно выполнена с возможностью измерения изменения по меньшей мере двух свойств, в частности, двух свойств генератора поля, вызванных присутствием индикатора изделия, когда изделие размещено в приемной полости. Для этого чувствительная схема может быть выполнена с возможностью измерения изменения эквивалентного сопротивления, а также изменения индуктивности генератора поля, вызванного присутствием индикатора изделия. В данном документе термин «эквивалентное сопротивление» относится к фактической части полного импеданса, определяемого как отношение подаваемого напряжения переменного тока к измеренному переменному току.

В этой конфигурации контроллер преимущественно выполнен с возможностью управления работой нагревательного устройства на основе сравнения измеренных изменений по меньшей мере двух свойств генератора поля, например, индуктивности и сопротивления генератора поля, с одним или более предварительно заданными значениями изменения соответствующих свойств. Таким образом было признано, что защита от нежелательного использования несовместимых или поддельных изделий может быть дополнительно увеличена путем измерения и подтверждения изменения по меньшей мере двух свойств генератора поля, вызванного присутствием индикатора (вместо одного свойства), то есть путем измерения и подтверждения воздействия по меньшей мере двух параметров индикатора на генератор поля. Следовательно, работа нагревательного устройства активируется контроллером только в случае, если соответствующие изменения всех из указанных по меньшей мере двух измеренных свойств генератора поля подтверждаются, то есть они совпадают с соответствующими предварительно заданными значениями, или по меньшей мере они одновременно находятся в пределах соответствующего

предварительно установленного диапазона приемлемости от предварительно заданных значений. Иным образом, если по меньшей мере одно из измеренных изменений не подтверждено, работа нагревательного устройства не активируется. Измеренные изменения по меньшей мере двух свойств генератора поля, например, изменение эквивалентной индуктивности и изменение эквивалентного сопротивления, тем самым образуют набор свойств, например, пару свойств, которые должны быть одновременно подтверждены.

Предпочтительно, набор свойств является уникальным для использования конкретного индикатора с изделием. В частности, индикатор может иметь удельную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление. Соответственно, удельная магнитная проницаемость и удельное электрическое сопротивление могут образовывать уникальный набор параметров, так что предпочтительно, чтобы только один индикаторный материал продемонстрировал конкретные значения этих параметров, исключительно способный вызвать предварительно заданные изменения свойств генератора поля, такие как предварительно заданное изменение его индуктивности и эквивалентного сопротивления. Предварительно заданные изменения свойств генератора поля могут быть получены в результате калибровочного измерения и в целом зависят (помимо зависимости от физических свойств индикатора, таких как, например, его магнитная проницаемость и электрическое сопротивление) от геометрической конфигурации индикатора и генератора поля, а также от расположения индикатора относительно генератора поля. Следовательно, помимо геометрии и относительной компоновки индикатора и генератора поля, предпочтительно, чтобы имелось уникальное воздействие, обусловленное физическими свойствами индикатора, на характерные изменения конкретных свойств генератора поля. Например, магнитная проницаемость и электрическое сопротивление индикатора могут произвести уникальное воздействие на изменение индуктивности и эквивалентного сопротивления генератора поля. Соответственно, предпочтительно, чтобы имелась уникальная зависимость между набором параметров физических свойств индикатора, такими как магнитная проницаемость и электрическое сопротивление, и набором свойств генератора поля, таких как изменение индуктивности и изменение эквивалентного сопротивления генератора поля. Это уникальное соотношение преимущественно делает идентификацию или распознавание подлинного изделия, генерирующего аэрозоль, более надежным.

В данном документе термин «генерирующее аэрозоль устройство» используется для описания электрически управляемого устройства, которое способно взаимодействовать с по меньшей мере одним образующим аэрозоль субстратом, в частности, с образующим аэрозоль субстратом, обеспеченным внутри генерирующего аэрозоль изделия, таким образом, чтобы генерировать аэрозоль путем нагрева указанного субстрата. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство представляет собой ингаляционное устройство для генерирования аэрозоля, непосредственно вдыхаемого пользователем через рот. В частности, генерирующее аэрозоль устройство, представляет собой удерживаемое в руке генерирующее аэрозоль устройство.

Используемый в данном документе термин «генерирующее аэрозоль изделие» относится к изделию, содержащему по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, который при его нагреве выделяет летучие соединения, способные образовывать аэрозоль. Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие представляет собой нагреваемое генерирующее аэрозоль изделие. Иначе говоря, генерирующее аэрозоль изделие, которое содержит по меньшей мере один образующий аэрозоль субстрат, предназначенный для нагрева, а не горения, с целью выделения летучих соединений, способных образовывать аэрозоль. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой расходную часть, в частности, расходную часть, отправляемую в отходы после однократного использования. Например, изделие может представлять собой картридж, содержащий жидкий образующий аэрозоль субстрат, подлежащий нагреву. В альтернативном варианте осуществления изделие может представлять собой стержнеобразное изделие, в частности, табачное изделие, схожее с обычными сигаретами.

В данном документе 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. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый или жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В обоих случаях образующий аэрозоль субстрат, может содержать по меньшей мере одно из твердых или жидких компонентов. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат также может содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль. Образующий аэрозоль субстрат может также содержать другие добавки и ингредиенты, такие как никотин или ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат может также представлять собой пастообразный материал, пакетик из пористого материала, содержащий образующий аэрозоль субстрат, или, например, рассыпной табак, смешанный с гелеобразующим средством или клейким веществом, который может содержать обычное вещество для образования аэрозоля, такое как глицерин, и который спрессован или сформован в виде заглушки.

Чувствительная схема, содержащая генератор поля, может представлять собой колебательный контур.

Электрическое нагревательное устройство предпочтительно представляет собой резистивное нагревательное устройство, содержащее резистивный нагревательный элемент. Резистивный нагревательный элемент нагревается при протекании через него электрического тока в силу присущего ему омического сопротивления или резистивной нагрузки. Резистивный

нагревательный элемент может содержать по меньшей мере одно из следующего: резистивную нагревательную проволоку, резистивную нагревательную дорожку, резистивную нагревательную ленту или резистивную нагревательную сетку. Предпочтительно,

нагревательное устройство содержит нагревательную пластину, неподвижно расположенную в приемной полости, проходящую по существу вдоль центральной оси приемной полости. Пластина может содержать сужающуюся концевую часть на ближнем конце, обращенную к отверстию приемной полости на ближнем конце устройства. Таким образом, при вставке изделия внутрь приемной полости нагревательная пластина может легко проникать в субстрат, образующий аэрозоль, изделия. Для нагрева субстрата по меньшей мере одна сторона нагревательной пластины может быть покрыта металлической дорожкой, изготовленной, например, из платины, служащей в качестве резистивного нагревательного элемента. Таким образом, при пропускании тока возбуждения через металлическую дорожку нагревательная пластина нагревается, вызывая нагрев и высвобождение летучих соединений в субстрате, образующем аэрозоль, для образования аэрозоля.

Контроллер генерирующего аэрозоль устройства, используемый для управления процессом нагрева, может представлять собой общий контроллер. В частности, контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования температуры субстрата, образующего аэрозоль, в частности, регулирования температуры субстрата, образующего аэрозоль, до целевой температуры. В этом случае контроллер может быть выполнен с возможностью регулирования подачи тока на нагревательное устройство. Подача тока на нагревательное устройство может осуществляться непрерывно после активации системы, или она может осуществляться прерывисто, например, от затяжки к затяжке.

Контроллер может содержать микропроцессор, например, программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) либо другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Контроллер может содержать дополнительные электронные компоненты, такие как по меньшей мере один преобразователь постоянного тока в переменный ток и/или усилители мощности, например усилитель мощности класса D или класса Е.

В частности, контроллер может содержать чувствительную схему. В этом случае контроллер может быть выполнен с возможностью запуска и считывания чувствительной схемы.

Генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит источник питания, предпочтительно батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. В альтернативном варианте осуществления блок питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов потребления пользователем. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательного устройства. Предпочтительно, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, находящееся в сообщении по текучей среде с приемной полостью. Соответственно, система, генерирующая аэрозоль, может содержать воздушный путь, проходящий от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха в приемную полость, и, возможно, дополнительно через субстрат, образующий аэрозоль, внутри изделия и мундштук в полость рта пользователя.

Для удаления образующего аэрозоль субстрата или генерирующего аэрозоль изделия после их израсходования генерирующее аэрозоль устройство может также содержать экстрактор, например такой, который описан в WO 2013/076098 А2, для извлечения образующего аэрозоль субстрата или генерирующего аэрозоль изделия, размещенного в генерирующем аэрозоль устройстве.

Согласно настоящему изобретению также предложена система, генерирующее аэрозоль, содержащая электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению и как описано в данном документе, а также изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с устройством.

Изделие, генерирующее аэрозоль, содержит субстрат, образующий аэрозоль, подлежащий нагреву устройством при вставке изделия в приемную полость устройства. Кроме того, изделие содержит индикатор, который выполнен с возможностью инициирования изменения по меньшей мере одного, предпочтительно по меньшей мере двух свойств генератора поля, когда изделие размещено в приемной полости, например, изменения индуктивности генератора поля и предпочтительно также изменения эквивалентного сопротивления.

Как упомянуто выше, индикатор может содержать материал, имеющий удельную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление. Предпочтительно, индикатор содержит металлический индикаторный материал. Металлический индикаторный материал может представлять собой, например, одно из следующего: алюминий, никель, железо или их сплавы, например, углеродная сталь или ферритная нержавеющая сталь. Алюминий имеет удельное электрическое сопротивление приблизительно 2,65 × 10Е-08 Ом-метр, измеренное при комнатной температуре (20°С), и магнитную проницаемость приблизительно 1,256 × 10Е-0 6 генри на метр. Аналогичным образом, ферритная нержавеющая сталь имеет удельное электрическое сопротивление приблизительно 6,9 × 10Е-07 Ом-метр, измеренное при комнатной температуре (20°С), и магнитную проницаемость в диапазоне от 1,26 × 10Е-03 генри на метр до 2,26 × 10Е-03 генри на метр.

Индикатор может иметь любую форму и/или конфигурацию. Например, индикатор может содержать по меньшей мере одно из следующего: проволоку, частицу, накладку, кольцо, обшивку, нить и полоску из материала, который вызывает возмущение поля, генерируемого генератором поля. Предпочтительно, индикатор расположен вблизи наружной поверхности изделия. Например, индикатор может представлять собой гильзу, или обертку, или наружную оболочку, окружающую по меньшей мере часть субстрата, образующего аэрозоль.

Предпочтительно, индикатор расположен по меньшей мере внутри дальней части изделия, противоположной ближней части изделия, которая предпочтительно содержит мундштук, в частности заглушку фильтра. Разумеется, индикатор может быть расположен вдоль всей протяженности длины изделия или исключительно внутри дальней части изделия.

В целом, изделие может иметь по существу форму стержня, предпочтительно схожую с формой обычных сигарет.

Изделие может содержать разные части, в частности субстрат, образующий аэрозоль, на ближнем конце изделия, опорный элемент, имеющий центральный проход для воздуха, элемент, охлаждающий аэрозоль, и заглушку фильтра на дальнем конце изделия, которая служит в качестве мундштука.

Изделие может дополнительно содержать обертку, окружающую по меньшей мере часть субстрата, образующего аэрозоль, или окружающую разные части, упомянутые выше, чтобы удерживать их вместе и поддерживать желаемую форму поперечного сечения изделия. Предпочтительно, обертка образует по меньшей мере часть наружной поверхности изделия. Например, обертка может представлять собой бумажную обертку, в частности, бумажную обертку, изготовленную из сигаретной бумаги. В альтернативном варианте осуществления обертка может представлять собой фольгу, например, изготовленную из пластмассы. Обертка может быть проницаемой для текучей среды таким образом, чтобы обеспечивать возможность выделения испаряемого образующего аэрозоль субстрата из изделия или с обеспечением возможности 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.

Предпочтительно, обертка содержит индикатор, или индикатор расположен на обертке или прикреплен к ней. В частности, сам индикатор может представлять собой обертку, прикрепленную к обертке, которая образует по меньшей мере часть наружной поверхности изделия. Предпочтительно, индикатор расположен или прикреплен к внутренней поверхности такой обертки. Например, индикатор может содержать гильзу, содержащую индикаторный материал, окружающий по меньшей мере часть субстрата, образующего аэрозоль, и проходящий вдоль по меньшей мере части протяженности длины изделия. Подобным образом, индикатор может содержать тонкую пленку или фольгу, изготовленную из индикаторного материала, нанесенного на по меньшей мере часть внутренней поверхности обертки, которая образует по меньшей мере часть внешней поверхности изделия. Предпочтительно, металлический индикаторный материал нанесен на внутреннюю поверхность обертки, например, бумажной обертки, внутри дальней части изделия. Указанный индикаторный материал может представлять собой металл, например алюминий. В этой конфигурации обертка может считаться металлизированной оберткой, в частности, алюминизированной оберткой.

Кроме того, индикатор предпочтительно образует замкнутый токопроводящий путь по окружности изделия. Например, индикатор может образовывать обертку, которая полностью окружает по меньшей мере часть изделия. Предпочтительно, это приводит к тому, что измеренные изменения индуктивности и сопротивления становятся более выраженными и, таким образом, идентификация изделия будет более надежной. Предпочтительно, это также позволяет создать помехи в поле, сгенерированном генератором поля, вызванные индикатором, и соответствующие изменения по меньшей мере одного свойства, независимо от оси поворота изделия относительно устройства.

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

на Фиг. 1 показано схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащей генерирующее аэрозоль устройство и генерирующую аэрозоль систему;

на Фиг. 2 показано подробное схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, системы, генерирующей аэрозоль, согласно Фиг. 1;

на Фиг. 3 показано подробное изображение изделия, генерирующего аэрозоль, согласно Фиг. 1;

на Фиг. 4 представлена схема, на которой показаны идентификационные параметры, измеренные системой, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению; и

на Фиг. 5 показано подробное схематическое изображение системы, генерирующей аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 схематически изображена система 1, генерирующая аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, которая выполнена с возможностью электрического нагрева образующего аэрозоль субстрата 91 таким образом, чтобы генерировать аэрозоль. Система 1 содержит два компонента: генерирующее аэрозоль изделие 90, содержащее образующий аэрозоль субстрат 91, подлежащий нагреву, и генерирующее аэрозоль устройство 10 для использования с изделием 90, содержащее приемную полость 20 для размещения изделия 90, и электрическое нагревательное устройство 30, выполненное с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата 91, внутри изделия 90, вставленного в приемную полость 20.

Как можно видеть на Фиг. 1, устройство 10 содержит по существу стержнеобразное тело устройства, образованное по существу цилиндрическим корпусом 11 устройства. Внутри дальней части 13 устройство 10 содержит источник питания 16, например, литий-ионную батарею, а также электрическую схему 17, включающую контроллер 18 для управления работой устройства 10, в частности, для управления нагревом субстрата. Внутри ближней части 14, противоположной дальней части 13, устройство 10 содержит приемную полость 20. Приемная полость 20 имеет открытый ближний конец 12 устройства 10, обеспечивая таким образом возможность легкой вставки изделия 90 внутрь приемной полости 20.

Как можно дополнительно видеть на Фиг. 1, устройство 10 содержит разделительную стенку 40, которая расположена внутри корпуса 11 устройства. Разделительная стенка 40 устойчиво отделяет приемную полость 20 в ближней части 14 устройства 10 от электронных частей в дальней части 13 устройства 10. В настоящем варианте осуществления разделительная стенка 40 также служит в качестве втулки, обеспечивающей возможность удержания и прохождения через части электрического нагревательного устройства 30. В этом случае разделительная стенка 40 изготовлена из электроизоляционного материала. Предпочтительно, материал разделительной стенки 4 0 также является теплоизоляционным, чтобы предотвратить теплопередачу из приемной полости 20 на электронные части в дальней части 13 устройства 10. Соответственно, разделительная стенка 40 может быть, например, изготовлена из теплоизоляционного пластмассового материала, такого как РЕЕК (полиэфирэфиркетон).

Для обеспечения надлежащей защиты электронных частей в дальней части 13 устройства 10 от пыли и влаги устройство 10 дополнительно содержит герметизирующие средства 45, такие как прокладка, которые расположены вдоль периметра разделительной стенки 40.

Нагревательное устройство 30 согласно настоящему варианту осуществления представляет собой резистивное нагревательное устройство. Ссылаясь на Фиг. 1, нагревательное устройство 30 содержит нагревательную пластину 31, содержащую металлическую сердцевину, зажатую между двумя керамическими покровными элементами. Пластина закреплена на разделительной стенке 40 и, таким образом, неподвижно расположена внутри корпуса 11 устройства. От разделительной стенки 40 пластина 31 проходит в приемную полость 20, по существу вдоль центральной оси приемной полости 20. Сужающаяся концевая часть 33 на ближнем конце нагревательной пластины 31 обращена к отверстию полости 20 на ближнем конце 12 устройства 10. Таким образом, при вставке изделия 90 внутрь приемной полости 20 нагревательная пластина 31 проникает в субстрат 91, образующий аэрозоль, в дальней концевой части изделия 90. Для нагрева субстрата внешняя поверхность по меньшей мере одного покровного элемента покрыта металлической дорожкой 32, например, изготовленной из платины, служащей в качестве резистивного нагревательного элемента, который функционально соединен с блоком 16 питания и контроллером 17 для подачи питания и управления процессом резистивного нагрева. Таким образом, при пропускании тока возбуждения через металлическую дорожку 32 нагревательная пластина 31 нагревает, вызывая нагрев и высвобождение летучих соединений в субстрате 91, образующем аэрозоль, для образования аэрозоля.

Для извлечения генерирующего аэрозоль изделия 90 после его израсходования генерирующее аэрозоль устройство 10 дополнительно содержит экстрактор 60, например экстрактор, описанный в патенте WO 2013/076098 A2, который расположен внутри приемной полости 20 и выполнен с возможностью облегчения извлечения изделия 90 из нагревательной пластины 31.

На Фиг. 3 проиллюстрировано более подробно генерирующее аэрозоль изделие 90 согласно Фиг. 1 и Фиг. 2. Изделие 90 имеет по существу форму стержня, схожую с формой обычной сигареты. Изделие 90 содержит четыре соосных элемента: субстрат 91, образующий аэрозоль, на ближнем конце 98 изделия 90, опорный элемент 92, имеющий центральный проход 93 для воздуха, элемент 94, охлаждающий аэрозоль, и заглушку 95 фильтра на дальнем конце 99 изделия 90, которая служит в качестве мундштука. Субстрат 91, образующий аэрозоль, может содержать, например, гофрированный лист гомогенизированного табачного материала, содержащий глицерин в качестве вещества для образования аэрозоля. Опорный элемент 92 содержит полую сердцевину, образующую центральный проход 93 для воздуха. Заглушка 95 фильтра может, например, содержать ацетатцеллюлозные волокна. Все четыре элемента представляют собой по существу цилиндрические элементы, при этом каждый из них имеет по существу одинаковый диаметр. Эти четыре элемента расположены последовательно и окружены наружной оберткой 96 из сигаретной бумаги с образованием цилиндрического стержня. Дополнительные подробности об этом конкретном изделии, генерирующем аэрозоль, в частности, о четырех элементах, раскрыты в документе WO 2015/176898 А1.

Тем не менее, в отличие от изделия, раскрытого в WO 2015/176898 А1, изделие согласно настоящему изобретению содержит индикаторный материал 97, используемый для распознавания изделия, то есть для идентификации подлинности изделия и для предотвращения использования несовместимых или поддельных изделий. В настоящем варианте осуществления металлический индикаторный материал 97 представляет собой тонкую пленку, изготовленную из алюминия, который нанесен на внутреннюю поверхность бумажной обертки 96. Таким образом, обертка 96 может также считаться алюминизированной бумажной оберткой.

Чтобы идентифицировать подлинность изделия и предотвратить использование несовместимых или поддельных изделий, устройство 10, генерирующее аэрозоль, содержит чувствительную схему 50, содержащую генератор 52 поля в виде катушки индуктивности 51. Чувствительная схема 50 выполнена с возможностью обнаружения наличия индикаторного материала 91 в изделии 90, генерирующем аэрозоль, при размещении рядом с катушкой индуктивности 51 при вставке изделия в приемную полость 20.

Согласно настоящему изобретению, чувствительная схема 50 выполнена с возможностью измерения как изменения эквивалентной индуктивности ΔL_eq, так и изменения эквивалентного сопротивления ΔR_eq катушки индуктивности 50, индуцированного или вызванного индикаторным материалом 91 при вставке изделия 90, генерирующего аэрозоль, в приемную полость 20. Как правило, чувствительная схема 50 может содержать колебательный контур для измерения обоих параметров.

Как показано на Фиг. 4, катушка индуктивности 50, входящая в состав чувствительной схемы 50, имеет эквивалентную индуктивность L1_eq, которая уменьшается до нижнего значения L2_eq при вставке изделия 90, генерирующего аэрозоль, в приемную полость 20. Это снижение обусловлено удельной магнитной проницаемостью индикаторного материала 97, изменяющего эффективную магнитную проницаемость в пределах объема пространства вблизи электропроводной катушки 51. Подобным образом, катушка индуктивности 50 испытывает увеличение эквивалентного сопротивления R1_eq после вставки изделия 90, генерирующего аэрозоль, в приемную полость 20. Это увеличение обусловлено удельным сопротивлением индикаторного материала 97, представляющего резистивную нагрузку, приложенную к катушке индуктивности 51. Как описано выше, катушка индуктивности 51 предпочтительно представляет собой часть колебательного контура 50. Когда резистивный индикатор 97 размещен вблизи катушки индуктивности 51, коэффициент Q (коэффициент качества) чувствительной схемы уменьшается. Это приводит к увеличению измеряемого напряжения и тока в чувствительной схеме таким образом, чтобы компенсировать повышенные потери в реактивной нагрузке.

Согласно настоящему изобретению чувствительная схема 50 функционально соединена с контроллером 17. В настоящем варианте осуществления чувствительная схема 50 даже является частью контроллера 17. Согласно настоящему изобретению контроллер выполнен с возможностью управления работой нагревательного устройства 30 на основе сравнения измеренного изменения эквивалентной индуктивности и эквивалентного сопротивления с одним или более предварительно заданными значениями изменения эквивалентной индуктивности и эквивалентного сопротивления. В частности, работа нагревательного устройства 30 активируется контроллером 17 только в случае, если измеренные параметры ΔL_eq и ΔR_eq совпадают с соответствующими предварительно заданными значениями, или по меньшей мере они совпадают в пределах соответствующего предварительно установленного диапазона приемлемости ΔL_tol и ΔR_tol вокруг предварительно заданных значений. Иным образом, если по меньшей мере один из измеренных параметров ΔL_eq или ΔR_e не подтвержден, работа нагревательного устройства 30 не активируется. Как изменение эквивалентной индуктивности ΔL_eq, так и изменение эквивалентного сопротивления ΔR_eq, таким образом, образуют пару параметров, подлежащую подтверждению, которые являются уникальными для использования конкретного индикаторного материала 97, имеющего удельную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление.

Как показано на Фиг. 1, катушка индуктивности 51 расположена внутри дальней части 13 устройства 10, рядом с разделительной стенкой 40. Как дополнительно описано выше, эта компоновка обеспечивает достаточную защиту катушки индуктивности 51 от возможных рассеянных электромагнитных полей самим устройством 10. Соответственно, фактический процесс индукции, вызванный изделием 90 при его введении в приемную полость 20, происходит в хорошо защищенной зоне при стабильных, то есть воспроизводимых электромагнитных условиях. Предпочтительно, это значительно повышает надежность идентификации изделия по сравнению с другими устройствами, известными из уровня техники. Кроме того, расположение катушки индуктивности 51 в дальней части 13 устройства 10 обеспечивает возможность полного экранирования катушки индуктивности от неблагоприятных условий окружающей среды в приемной полости. Таким образом, можно эффективно предотвратить отложения на катушке индуктивности 51 и/или возможную коррозию электрических частей катушки индуктивности.

Для того чтобы сконцентрировать чувствительное поле катушки индуктивности 51 в объеме, в котором воздействие металлического индикаторного материала на эквивалентное сопротивление и эквивалентную индуктивность максимально, катушка индуктивности 51 расположена на концентраторе 56 магнитного потока, который частично проходит в разделительную стенку 40. Предпочтительно, это приводит к тому, что чувствительное поле катушки индуктивности 51 будет находиться ближе к металлическому индикаторному материалу в приемной полости 20. Как можно видеть на Фиг. 1 и Фиг. 2, дальний конец 57 концентратора 56 магнитного потока заканчивается внутри разделительной стенки 40, но не достигает поверхности разделительной стенки 40, обращенной к приемной полости 20.

В альтернативном варианте осуществления на Фиг. 5 схематически изображен второй вариант осуществления (только деталь) системы 101, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению. Система 101, показанная на Фиг. 5, очень похожа на систему 1, показанную на Фиг. 1 и Фиг. 2. Генерирующие аэрозоль изделия 90, 190 даже являются идентичными. Поэтому схожие или идентичные элементы обозначены такими же номерами позиций, как и на Фиг. 1 и Фиг. 2, но увеличенными на 100. В отличие от устройства 1, генерирующего аэрозоль, согласно Фиг. 1 и Фиг. 2, устройство 110 согласно Фиг. 5 содержит концентратор 156 магнитного потока, дальний конец 157 которого проходит за пределы разделительной стенки 140 в ближнюю часть 114 устройства 110. Эта конфигурация обеспечивает возможность размещения чувствительного поля катушки индуктивности 151 даже ближе к металлическому индикаторному материалу в приемной полости 14 0. Помимо этого, вариант осуществления системы 101, генерирующей аэрозоль, показанной на Фиг. 5, идентичен варианту осуществления, показанному на Фиг. 1 и 2.

В обоих вариантах осуществления, показанных на Фиг. 1 и 2 и Фиг. 5, соответственно, концентратор магнитного потока представляет собой цилиндр, имеющий круглое или овальное поперечное сечение и изготовленный из ферримагнитного материала, в частности, металлического феррита, такого как мягкое железо.

Группа изобретений относится к электрически нагреваемому устройству, генерирующему аэрозоль, и системе, генерирующей аэрозоль и содержащей такое устройство. Электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, предназначенное для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, содержит: корпус устройства, содержащий приемную полость внутри ближней части устройства для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль; разделительную стенку, расположенную смежно с дальним концом приемной полости, отделяющую приемную полость внутри ближней части устройства от дальней части устройства; по меньшей мере одно электрическое нагревательное устройство для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости; и чувствительную схему, содержащую генератор поля, при этом генератор поля расположен внутри дальней части устройства смежно с разделительной стенкой. Чувствительная схема выполнена с возможностью измерения изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля, вызванного наличием индикатора, расположенного внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости. Изобретения обеспечивают устройство, генерирующее аэрозоль, для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, содержащее усовершенствованные средства для идентификации изделия, в частности, такие, которые обеспечивают повышенную сложность для использования несовместимых или поддельных изделий с устройством. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, предназначенное для использования с изделием, генерирующим аэрозоль, содержащее:

корпус устройства, содержащий приемную полость внутри ближней части устройства для размещения по меньшей мере части изделия, генерирующего аэрозоль;

разделительную стенку, расположенную смежно с дальним концом приемной полости, отделяющую приемную полость внутри ближней части устройства от дальней части устройства;

по меньшей мере одно электрическое нагревательное устройство для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости; и

чувствительную схему, содержащую генератор поля, при этом генератор поля расположен внутри дальней части устройства смежно с разделительной стенкой, и при этом чувствительная схема выполнена с возможностью измерения изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля, вызванного наличием индикатора, расположенного внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости.

2. Устройство по п. 1, содержащее концентратор магнитного потока, по меньшей мере часть которого окружена по окружности генератором поля и расположена внутри дальней части устройства смежно с разделительной стенкой.

3. Устройство по п. 2, в котором концентратор магнитного потока проходит по меньшей мере в разделительную стенку.

4. Устройство по п. 2 или 3, в котором концентратор магнитного потока проходит через разделительную стенку в ближнюю часть устройства.

5. Устройство по любому из пп. 2-4, в котором толщина части разделительной стенки, вмещающей концентратор магнитного потока или расположенной смежно с концентратором магнитного потока, меньше толщины других частей разделительной стенки.

6. Устройство по любому из пп. 2-5, в котором концентратор магнитного потока содержит или состоит из ферримагнитного материала.

7. Устройство по любому из пп. 2-6, в котором концентратор магнитного потока имеет цилиндрическую форму с прямоугольным, квадратным, круглым или овальным поперечным сечением.

8. Устройство по любому из пп. 2-7, в котором концентратор магнитного потока расположен со смещением от центра относительно центральной оси приемной полости.

9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором генератор поля представляет собой катушку индуктивности, в частности спиралевидную катушку или плоскую изогнутую спиральную катушку.

10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором указанное по меньшей мере одно свойство генератора поля представляет собой индуктивность генератора поля.

11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее контроллер, функционально соединенный с чувствительной схемой, при этом контроллер выполнен с возможностью управления работой нагревательного устройства на основе сравнения измеренного изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля с одним или более предварительно заданными значениями изменения по меньшей мере одного свойства генератора поля.

12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором чувствительная схема выполнена с возможностью измерения изменения по меньшей мере двух свойств генератора поля, вызванного присутствием индикатора внутри изделия, когда изделие размещено в приемной полости, и при этом контроллер выполнен с возможностью управления работой нагревательного устройства на основе сравнения измеренного изменения по меньшей мере двух свойств генератора поля с одним или более заданными значениями изменения по меньшей мере двух свойств генератора поля.

13. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, по любому из предыдущих пунктов, и изделие, генерирующее аэрозоль, для использования с указанным устройством, причем изделие, генерирующее аэрозоль, содержит:

субстрат, образующий аэрозоль; и

обертку, окружающую по меньшей мере часть субстрата, образующего аэрозоль, причем обертка содержит индикатор, характеризующийся удельной магнитной проницаемостью и удельным электрическим сопротивлением.

14. Система по п. 13, в которой индикатор содержит тонкую пленку или фольгу, изготовленную из электропроводного материала, нанесенного на по меньшей мере часть внутренней поверхности обертки.

15. Система по п. 13 или 14, в которой индикатор образует замкнутый токопроводящий путь по окружности изделия.